JPH02233592A

JPH02233592A - ダイヤモンド被覆部材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH02233592A
Application number: JP1055544A
Authority: JP
Inventors: Masaya Tsubokawa; 坪川　雅也; Toshimichi Ito; 伊藤　利通; Nariyuki Hayashi; 林　成幸
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1989-03-08
Filing date: 1989-03-08
Publication date: 1990-09-17
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: JP2760837B2

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］本発明はダイヤモンド被覆部材およびその製造方法に関
し，さらに詳しく言うと、充分な結晶性を有していて薄
膜被形成部材との密着性に優れたダイヤモンドからなる
被覆膜を備えるダイヤモンド被覆部材と、このダイヤモ
ンド被覆部材を被覆膜の成膜速度の向上を図りつつ良好
な再現性の下に効率良く得ることのできるダイヤモンド
被覆部材の製造方法とに関する．［従来技術および発明が解決しようとする課Ｂ］ダイヤ
モンドの薄膜は、硬度、耐摩耗性、電気絶縁性、熱伝導
性、赤外線透過性および固体潤滑性などに優れているこ
とから、たとえば切削工具類、研磨材、耐摩耗性機械部
品、光学部品等の各種部材のハートコート材や電気・電
子材料などに利用されつつある，ところで、このダイヤモンドの薄膜で被覆してなるダイ
ヤモンド被覆部材が所期の性能を発揮するためには、薄
膜被形成部材と薄膜との密着性が優れていなければなら
ない．そこで、ダイヤモンドの薄膜と薄膜被形成部材との密着
性を向上させることを目的として従来より種々の提案が
なされている．具体的には、基体とダイヤモンド層との間に、金属炭化
物、金属窒化物等の中間層を介在させてなる被覆部材が
種々提案されているが、いずれも中間層とダイヤモンド
層との密着性に未だ改善の余地がある．また、特開昭６２−　１９６３７１号公報においては、
基体上に非品質カーボン状構造の層を介して結品質ダイ
ヤモンド状構造の外層を形成してなる被覆部材が提案さ
れている，しかしながら、この被覆部材における結晶買ダイヤモン
ド状構造の外層は結晶性が充分ではないことがあり、所
望の硬度，耐摩耗性等が得られないことがある．一方，基体上にアモルファスカーボン膜を形成した後、
このアモルファスカーボン膜上にダイヤモンド薄膜を成
長させるダイヤモンド薄膜の形成方法（特開昭６２−２
４１８９８号公報参照）や擦傷処理した基板上にアモル
ファスのダイヤ膜を形成し，さらにこのアモルファスの
ダイヤ膜上にダイヤ膜を形成するダイヤモンド被覆素子
の製造方法（特開昭５３−　２７７５９３号公報参照）
なども提案されている．しかしながら、これらの方法においては，ダイヤモンド
膜の結晶性の程度の定量化がなされていないので，必ず
しも所望の硬度，耐摩耗性等の性質を有するダイヤモン
ド薄膜を備えた被覆部材が得られるとは限らないという
問題がある．また、中間層の形成における炭素源ガスの
濃度と外層の形成における炭素源ガスの濃度とを変化さ
せることにより、ダイヤモンド膜の密着性の向上を図る
方法も提案されている（特開昭６３−２８８９９４号公
報、同６３−　３０７１９６号公報等参照）．しかしな
がら、これらの方法も、ダイヤモンド膜の結晶性の程度
を定量化するものではないので、成膜速度の向上を図る
ことは、ある程度可能であるものの、所望の性質を有す
るダイヤモンド膜を備えたダイヤモンド被覆部材を良好
な再現性の下に効率良く製造することを可能にするまで
には至っていない．本発明は前記の事情に基いてなされたものである．本発明の目的は、充分な結晶性を有していて薄膜被形成
部材との密着性に優れたダイヤモンドからなる被覆膜を
備えるダイヤモンド被覆部材と、このダイヤモンド被覆
部材を成膜速度の向上を図りつつ良好な再現性の下に効
率良く得ることのできる製造方法とを提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］前記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討を重ね
た結果、それぞれか特定の結晶状態であるとともに、そ
れデれの厚みが特定の関係にあるダイヤモンド中間層と
ダイヤモンド層とを備えるダイヤモンド被覆部材は、被
覆膜の密着性に優れること、およびこのダイヤモンド被
覆部材は、特定の方法により、虞膜速度の向上を図りつ
つ良好な再現性の下に効率良く得られること、を見い出
して本発明に到達した．請求項１の発明の構成は、薄膜被形成部材上にダイヤモ
ンド中間層を介してダイヤモンド層な備えるとともに、
前記ダイヤモンド中間層と前記ダイヤモンド層とからな
る被覆膜の厚みが１０７ｚｍ以下であり、前記ダイヤモ
ンド中間層と前記ダイヤモンド層とがそれぞれ以下の条
件、 ■前記ダイヤモンド中間層は、厚みｄ１がθ。１〜３Ｂ
ｍであり、結晶性Ｒ＜１．０である．｛ただし，前記結
晶性Ｒはラマンスペクトル強度の強度比ｈ　ｖ　／　ｈ
　＊であり、ｈ，はダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）のピ
ーク強度とｌｏ００ｃｉ″ｌの強度との差（　（　１５
５０ｃ會−１の強度）　−　（　ｌｏｏ［ｌｃｍ−”の
強度）］であり．ｈｔはダイヤモンドのピーク強度（　
１３３２ｃｍ−’の強度）であル．｝■荊記ダイヤモン
ド層は、厚みｄ２が０．５〜９棒ｍであり、結晶性Ｒ　
＞　１．２である．（ただし，結晶性Ｒは前記と同じ意
味である．）［３］前記ダイヤモンド中間層の厚みｄｉ
＜前記ダイヤモンド層の厚みｄ，を満足することを特徴とするダイヤモンド被覆部材であ
り、請求項２の発明の構成は、前記ダイヤモンド中間層を、
一酸化炭素ガスと水素ガスとからなり一酸化炭素ガスの
濃度が１５％以上である中間層用原料ガスを用いた気相
法により形成した後、前記ダイヤモンド層を、一酸化炭
素ガスと水素ガスとからなり一酸化炭素ガスの濃度が１
２％以下であるダイヤモンド層用原料ガスを用いた気相
法により形成することを特徴とする請求項ｌ記載のダイ
ヤモンド被覆部材の製造方法である．請求項ｌに記載のダイヤモンド被覆部材は、たとえば第
１図に示すように、薄膜被形成部材ｌ上にダイヤモンド
中間層２とダイヤモンド層３とからなる被覆膜４を備え
るものである．前記薄膜被形成部材の材質としては，特に制限はなく，
たとえばシリコン、アルミニウム、チタン、タングステ
ン、モリブデン，コバルト、バナジウム、クロム、二オ
ブ等の金属；ｓｉｏｔ、Ａｉｔ　ｏ３，ｗｏ等の金属酸
化物；ＳｉＣ、ＷＣ．ＴｉＣ等の金属炭化物；Ｓｉ．Ｎ
．ｔ、ＴｉＮ，ＡＩｌＮ等の金属窒化物；およびこれら
の合金、セラミックスなどが挙げられる．藺記薄膜被形
成部材の形状についても，特に制限はなく、たとえば板
状、棒状、錐状、チップ状（三角，四角等》、トリル等
の特殊形状などの任意の形状のものを用いることが可能
である．前記薄膜被形成部材上に形成する前記ダイヤモ
ンド中間層は、たとえば第２図に示したようなラマンス
ペクトルにおけるダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）のピー
ク強度と１０００ｃｍ−’の強度との差［　（　１５５
０ｃｍ−”の強度）　一（１０００ｃｍ−’の強度）］
ｈｌとダイヤモンドのピーク強度（　１３３２ｃｍ−”
の強度）ｈｍとの比ｈ　ｌ／　ｈ　２により規定される
結晶性Ｒが、１未満であり、好ましくは０．９以下であ
る．この結晶性Ｒが１以上であると、前記薄嘆被形成部
材との密着性が充分ではなくなることがある．前記ダイヤモンド中間層の厚みは、０．１〜３４ｍであ
り、好ましくは０．２〜２ｕＬｍである．前記ダイヤモ
ンド中間層は、たとえば気相法を採用して形成すること
ができる。

具体的には，炭素源ガスを含有する原料ガスを励起して
得られるガスを、反応室内に設置した前記薄膜被形成部
材に接触させることにより、前記薄膜被形成部材上に前
記ダイヤモンド中間層を得ることができる．前記原料ガスは、少なくとも炭素源ガスを含有するもの
であればよいが、少なくとも炭素原子と水素原子とを含
むガスが好ましく、炭素原子と水素原子と酸素原子とを
含むガスは特に好ましい．具体的には、前記原料ガスと
して、たとえば炭素源ガスと水素ガスとの混合ガスを挙
げることができる．また，所望により，前記原料ガスとともに、不活性ガス
等のキャリャーガスを用いることもできる．前記炭素源ガスとしては，各種炭化水素、含醸素化合物
，含ハロゲン化合物、含窒素化合物等のガスを使用する
ことができる．炭化水素化合物としては、例えばメタン、エタン、ブロ
バン、ブタン等のバ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
等のジオレフイン系炭化水素；シクロブロバン、シクロ
ブタン、シクロベンタン、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：塩化メチル、臭
化メチル、塩化メチレン，四塩化炭素等のハロゲン化炭
化水素などを挙げることができる．含酸素化合物としては、例えばアセトン、ジエチルケ１
−ン、ペンゾフエノン等のケトン類；メタノール、エタ
ノール、プロバノール、ブタノール等のアルコール類；
メチルエーテル、エチルエーテル，エチルメチルエーテ
ル、メチルプロとルエーテル，エチルプロとルエーテル
，フェノールエーテル、アセタール、環式エーテル（ジ
オキサン、エチレンオキシト等）のエーテル類：アセト
ン、ピナコリン，メチルオキシト、芳香族ケトン（アセ
トフェノン、ペンゾフェノン等）、ジケトン、環式ケト
ン等のケトン類；ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド
、プチルアルデヒト、ペンズアルデヒト等のアルデヒド
類；ギ酸、酢酸，ブロビオン酸，コハク酸、．醋酸５シ
ュウ酸、酒石酸、ステアリン酸等の有機酸類；酢酸メチ
ル、酢酸エチル等の酸エステル類：エチ１／ングリコー
ル、ジエチレングリコール等の二価アルコール類；一酸
化炭素、二酸化炭素等を挙げることかできる．含窒素化合物としては、例えばトリメチルアミン、トリ
エチルアミンなどのアミン類等を挙げることができる．また、前記炭素源ガスとして、単体ではないか、消防法
に規定される第４類危険物；ガソリンなどの第１石油類
、ケロシン、テレビン油、しょう脳油、松根油などの第
２石油類、重油などの第３石油類、ギャー油，シリンダ
ー油などの第４石油類などのガスをも使用することがで
きる。また前記各種の炭素化合物を混合して使用するこ
ともできる．これらの炭素源ガスの中でも、常温で気体または蒸気圧
の高いメタン、エタン、ブロバン等のバラフィン系炭化
水素；あるいはアセトン、ペ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、一酸化炭
素、二酸化炭素ガス等の含酸素化合物が好ましく、一酸
化炭素は特に好ましい．前記水素ガスには、特に制限がなく、たとえば石油類の
ガス化、天然ガス、水性ガスなどの変成、水の電解、鉄
と水蒸気との反応、石炭の完全ガス化などにより得られ
るものを充分に精製したものを用いることができる．前記水素ガスを構成する水素は励起されることにより原
子状水素を形成する．この原子状水素は，硬質炭素の析出と同時に析出する黒
鉛構造の炭素等の非硬質炭素を除去する作用を有する．前記原料ガスを励起する手段としては、たとえばマイク
ロ波プラズマＣＶＤ法、ＲＦプラズマＣＶＤ法、ＤＣプ
ラズマＣＶＤ法、熱フィラメント法、熱ＣＶＤ法、光Ｃ
ＶＤ法、燃焼炎法、スパッタリング法などを挙げること
ができる。

これらの中でも、好ましいのは各種プラズマＣＶＤ法（
有磁場ＣＶＤ法を含む。）である．前記ダイヤモンド中
間層上に形成する前記ダイヤモンド層は、前記結晶性Ｒ
＞１．２，好ましくはＲ＞１．３　，さらに好ましくは
Ｒ　＞　１．５である。この結品性が１．２以下である
と、硬．度、耐摩耗性等の性質か低下することがある。

前記ダイヤモンド層の厚みは、０．５〜９ｇｒｎであり
、好ましくは１〜９ｐｍである．藺記ダイヤモンド層は、前記ダイヤモンド中間層と同様
に、たとえば気相法を好適に採用して形成することがで
きる．請求項１に記載のダイヤモンド被覆部材においては、前
記ダイヤモンド中間層の厚みｄ，と前記ダイヤモンド層
の厚みｄ２との和（ｄｔ　＋ｄ２）か１０ｇｍ以下、好
ましくは８ｐｍ以下である。この和が１０ｐｍを超える
と、膜剥離か生じ易くなる．また、前記ダイヤモンド中間層の厚みｄ，と前記ダイヤ
モンド層の厚みｄ２とは、ｄ　ｒ　＜　ｄ　＊の関係を
満たすことが必饗である，ｄｌ≧ｄ２であると，前記ダ
イヤモンド中間層および前記ダイヤモンド層からなる被
覆膜において、前記ダイヤモンド暦の性質よりも前記ダ
イヤモンド中間層の性質が支配的になるので、前記被覆
膜の硬度，耐摩耗性等の性質が低下することがある．請求項ｌに記載のダイヤモンド被覆部材においては、前
記ダイヤモンド中間層および前記ダイヤモンド層それぞ
れの結晶性を定量化しているとともに、前記ダイヤモン
ド中間層および前記ダイヤモンド層それぞれの膜厚を規
定しているので、荊記ダイヤモンド中間層は前記薄膜被
形成部材との所期の密着性を確実に達成するとともに、
前記ダイヤモンド層は硬度、耐摩耗性等のダイヤモンド
層に要求される性質を常に具備する．したがって、請求項ｌに記載のダイヤモンド被覆部材は
、たとえば切削工具類、研磨材、耐摩耗性機械部品，光
学部品等の各種部材のハートコート材や電気・電子材料
などに好適に利用することができる．そして，このような特長を宥する請求項１に記載のダイ
ヤモンド被覆部材は、次に詳述する請求項２に記載の製
造方法により、成膜速度の向上を図りつつ良好な再現性
の下に効率良く得ることができる．請求項２に記載の製造方法においては、一酸化炭素ガス
と水素ガスとからなり一酸化炭素ガスの濃度が１５％以
上である中間層用原料ガスを用いた気相法により，前記
薄膜被形成部材上に、前記ダイヤモンド中間層を形成す
る．具体的には、前記薄膜被形成部材を設置した反応室内に
、前記中間層用原料ガスを導入し、前記中間層用原料ガ
スを励起して得られるガスを、前記薄膜被形成部材に接
触させることにより、前記薄膜被形成部材上に前記ダイ
ヤモンド中間層を得ることができる。

使用に供される前記薄膜被形成部材の材質および形状に
ついては，請求項ｌに記載の前記薄膜被形成部材の材質
および形状と同様である．前記中間層用原料ガスは，一
酸化炭素ガスと水素ガスとの混合ガスであワて、一酸化
炭素ガスの濃度は１５％以上、好ましくは２０％以上で
ある．一酸化炭素ガスの濃度が１５％よりも低いと、前
記中間層用原料ガスを用いて得られるダイヤモンド中間
層におけるダイヤモンド状炭素の含有率が低下するので
、前記薄膜被形成部材とダイヤモンド中間層との密着性
が充分ではなくなることがある．前記中間層用原料ガス
を励起する手段としては、気相法によりダイヤモンド状
炭素を含むダイヤモンド中間層を形成することのできる
方法であれば，特に制限はなく、たとえば直流または交
流アーク放電によりプラズマ分解する方法、高周波誘導
放電によりプラズマ分解する方法、マイクロ波放電によ
りプラズマ分解する方法（有磁場ＣｖＤ法を含む．）あ
るいはプラズマ分解をイオン室またはイオン銃で行なわ
せ、電界によりイオンを引き出すイオンビーム法、熱フ
ィラメントによる加熱により熱分解する熱分解法ＣＥＡ
ＣＶＤ法を含む．）、さらに燃焼炎法、スパッタリング
法などのいずれをも採用することかできる。

これらの方法においては、通常、以下の条件下に反応が
進行して、前記薄膜被形成部材上に中間層ダイヤモンド
薄膜か形成される．すなわち、前記ａｍ被形成部材の表面の温度は、前記中
間層用原料ガスの励起手段によって異なるので、一概に
決定することはできないか、通常、３５０〜１，２００
℃、好ましくは５００〜１，１００℃である．たとえば
プラズマＣＶＤ法を用いる場合には７００〜１，０００
℃が好ましい。

前記の温度が、３５０℃より低いと、前記薄膜被形成部
材上に析出する中間層ダイヤモンド薄膜の析出速度が遅
くなったり、非ダイヤモンド成分を多量に含む膜が析出
したりすることがある．方、１，２００℃より高くして
も、それに見合った効果は奏されず、エネルギー効率の
点で不利になるとともに、形成されたダイヤモンド中間
層がエッチングされてしまうことがある．反応圧力は、通常、１０−’　〜１０３ｔｏｒｒ、好ま
しくは１Ｇ”’ｔｏｒｒ〜７６０　ｔｏｒｒである，ま
た、必要により、反応室内に磁場を加えた状態で、前記
中間層用原料ガスを励起することもできる．したがって
、この場合には、前記中間層用原料ガスの励起手段に有
磁場−ＣＶＤ法を好適に採用することができ、たとえば
中間層ダイヤモンド薄膜形成面積の拡大を図ることがで
きる．反応圧力が１０’−’ｔｏｒｒよりも低いと，前
記ダイヤモンド中間層を形成するダイヤモンド薄膜の析
出速度が遅くなりたり、ダイヤモンド薄膜が析出しなく
なったりすることがある．一方、１０３ｔｏｒｒより高くしてもそれに見合った効
果は奏されないことがある．反応時間は、前記薄膜被形成部材の表面の温度、反応圧
力、必要とする膜厚などにより相違するので一概に決定
することはできないが、通常は、５時間以内とすること
ができる．このようにして形成されるダイヤモンド薄膜中間層は、
厚みｄ１が０．１〜３μｍ、好ましくは０．２〜２μｍ
であり、前記結晶性ＲがＲ＜１．［ｌ、好ましくはＲ　
＜　０．９である．請求項２に記載の方法においては、次いで、一酸化炭素
ガスと水素ガスとからなり一酸化炭素ガスの濃度が１２
％以下であるダイヤモンド層用原料ガスを用いた気相法
により、前記ダイヤモンド中間層上に前記ダイヤモンド
層を形成する．具体的には、前記ダイヤモンド中間層を
形成してなる前記薄膜被形成部材を設置した反応室内に
、前記ダイヤモンド層用原料ガスを導入し，前記ダイヤ
モンド暦用原料ガスを励起して得られるガスを、前記ダ
イヤモンド中間層に接触させることにより、前記ダイヤ
モンド中間層上に前記ダイヤモンド層を得ることができ
る．前記ダイヤモンド層用原料ガスは、一酸化炭素ガスと水
素ガスとの混合ガスであって、一酸化炭素ガスの濃度は
１２％以下、好ましくはｌｏ％以下である。一酸化炭素
ガスの濃度が１２％を超えると、得られるダイヤモンド
層の結晶性が低下して、所期の硬度や耐摩耗性が得られ
ないことがある．前記ダイヤモンド層用原料ガスを励起
する手段としては、気相法によりダイヤモンド層を形成
することのできる方法であれば、特に制限はなく、前記
ダイヤモンド中間層の形成において前記中間層用原料ガ
スの励起に採用することのできる方法をいずれも好適に
採用することができる．ダイヤモンド層の形成において
は、通常、以下の条件下に反応が進行する．すなわち、前記ダイヤモンド中間層の表面の温度は。前
記ダイヤモンド層用原料ガスの励起手段によって異なる
ので、一概に決定することはできないが，通常．　３５
０　Ｓ１，２００℃、好ましくは５００〜１，１ロＯ℃
である．たとえばプラズマＣＶＤ法を用ル）る場合には
７００〜１，０００℃が好ましい．前記の温度が、３５
０℃より低いと、前記ダイヤモンド中間層上に析出する
ダイヤモンド膜の析出速度が遅くなったり、非晶性ダイ
ヤモンドを多量に含む膜が析出したりず・ることがある
．一方、１，Ｚｆ）（１℃より高くしても、それに見合
った効果は奏されず、エネルギー効率の点で不利になる
とともに、形成されたダイヤモンド層がエッチングされ
てしまうことがある．反応圧力は、通常、１．０−”−　１０”　ｔｏｒｒ、
好ましくは１０−％ｔｏｒｒ〜フ６０ｔｏｒｒである．
また、必要により、反応室内に磁場を加えた状懲で、前
記ダイヤモンド層用原料ガスを励起することもできる．
この場合には、前記ダイヤモン１《層′用原料ガスの励
起手段に有磁場ＣＶＤ法を好適に採用することができる
．反応圧力が１０−’ｔｏｒｒよりも低いと、ダイヤモン
ド薄膜の成膜速度が遅くなったり、ダイヤモンド薄膜が
析出しなくなったりすることがある．一方、１０’　ｔ
ｏｒｒより高くしてもそれに見合った効果は奏されない
ことがある．反応時間は，前記ダイヤモン１く中間層の表面の温度，
反応圧力，必要とする膜厚などにより相違するので一概
に決定することはできないが、通常は、５時間以内とす
ることができる．このようにして形成されるダイヤモンド層は、厚みｄ２
が０．５〜９路ｍ，好ましくは１〜８ルｍであり、前記
結晶性ＲがＲ＞１．２．好ましくはＲ＞１．３，さらに
好ましくはＲ　＞　１．５である．また５以上のように
して形成される前記ダイヤモンド中間層の厚みｄｉと前
記ダイヤモンド層の厚みｄａとの和（ｄ＋　＋ｄ＊　）
はＩＱ４ｍ以下、好ましくは８４ｍ以下であるとともに
、ｄ．＜ｃｉ＊である．請求項２に記載の方法によると、充分な結晶性を有して
いて薄膜被形成部材との密着性に優れたダイヤモンドか
らなる被覆展を備える請求項１に記載のダイヤモンド被
覆部材を，被覆膜の成膜速度の向上を図りつつ良好な再
現性の下に効率良く袈造することができる．なお、本発明において、前記ダイヤモンド中間層は必ず
しも一層である必要はなく、たとえば結晶性の異なる中
間層を多層に用いてもよいし、また表面暦が結晶性ダイ
ヤモンドであれば、前記ダイヤモンド中間層を２たとえ
ば３暦や４層にしてもよい．〔実施例〕次いで、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．（実施例１） ■ンダイヤモンド砥粒により予め表面に傷を付けたＷＣ−ａ
％Ｃｏ超硬合金からなる板材を薄膜被形成部財としてマ
イクロ波プラズマＣＶＤ装置の反応室内に設置した．次いで、この反応室内に、一酸化炭素ガスを２ＳＳＣＣ
ｋｌで、水素ガスを７５ＳＣＣ臘で，それぞれ導入し、
反応室内の圧力４０ｔｏｒｒ、薄膜被形成部材温度９０
０℃の条件下に、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波電
源の出力を３００Ｗに設定した．この条件でマイクロ波放電方式によるプラズマ処理を３
０分間行なった．反応終了後，薄膜付き板材を反応室から取り出し，薄膜
についてラマン分光分析を行なって、結晶性Ｒ，　ｘｏ
．ａｓであることを確認した。

また、この薄膜の膜厚は、約１．５ｐｍであった． ■　イ　ン′　の／次いで，この薄膜付き板材を反応室内に設置して、一酸
化炭素ガスを５　３ＣＣＭで、水素ガスを９ＳＳＣｃｉ
で、それぞれ導入したほかは、前記と同様の条件のマイ
クロ波放電方式によるプラズマ処理を６０分間行なワた
．反応終了後、ダイ゜ヤモンド被覆部材を反応室から取り
出し、薄膜についてラマン分光分析を行なって、結晶性
Ｒ，＝１．７４であることを確認した。また、薄膜被形
成部材上の薄膜の全校厚は、約４．２ルｍであった．このようにして得られたダイヤモンド被覆部材において
、膜剥離は全く見られなかった．また、このダイヤモン
ド被覆部材につき、微小硬度計（明石製作所製．　ＭＶ
Ｋ−１（１）を用いて表面硬度を測定したところ、ビッ
カース圧子による圧痕は見られず．　１０’ｋｇ／ｍｓ
”程度の硬度であることが推測された．反応条件および結果を第１表に示す．（実施例２）前記実施例１の■において、一酸化炭素ガスを２ＳＳＣ
ＣＭで、水素ガスを７５３ＣＧ−で、それぞれ反応室内
に導入するのに代えて、一酸化炭素ガスを３０ｓｅｃｍ
で，水素ガスを７０３ＣＣＭで、それぞれ反応室内に導
入したほかは，前記英施例ｌと同様にして実施した．反応条件および結果を第１表に示す。

（実施例３） ■　　　　　　　ン　　　　　　　の前記実施例ｌの■において、一酸化炭素ガスを２ＳＳＣ
ＣＭで、水素ガスを７５Ｓｆｌ：Ｃｌｉで、それぞれ反
応室内に導入するのに代えて、一酸化炭素ガスを４ＯＳ
ＣＣＭで、水素ガスを［ｉ０ＳＣ（Ｊで、それぞれ反応
室内に導入するとともに、反応時間を３０分間から２０
分間に変えたほかは、前記実施例１の■と同様にしてダ
イヤモンド中間層を形成した． ■ン次いで、前記実施例１の■において、一酸化炭素ガスを
ｓ　ｓｃｃ誠で，水素ガスを９ＥＳＣＣＭで、それぞれ
反応室内に導入するのに代えて１一酸化炭素ガスを７　
８ＣＣＭで、水素ガスを９３３ＣＣＭで、それぞれ反応
室内に導入するとともに、反応時間を６０分間から７０
分間に変えたほかは、前記実施例１の■と同様にしてダ
イヤモンド層を形成し、ダイヤモンド被覆部材を得た．反応条件および結果を第１表に示す．（比較例１）ダイヤモンド砥粒により予め表面に傷を付けたＷＣ−６
％Ｃｏ超硬合金からなる板材を薄膜被形成部材としてマ
イクロ波プラズマＣＶＤ装置の反応室内に設置した。

次いで、この反応室内に、一酸化炭素ガスを５　３ＣＣ
Ｍで、水素ガスを９５３ＣＣＭで、それぞれ導入し、反
応室内の圧力４０ｔｏｒｒ、薄膜被形成部材温度９００
℃の条件下に、周波数２．４５Ｇ｝ｌｚのマイクロ波電
源の出力を２８０Ｗに設定した．この条件でマイクロ波放電方式によるプラズマ処理を１
２０分間行なってダイヤモン１《被覆部材を作成した．反応条件および結果を第１表に示す．（比較例２）前記比較例ｌにおいて、一酸化炭素ガスを５３ＣＣＭで
、水素ガスを９５３ＣＣＭで，それぞれ反応室内に導入
するのに代えて、一酸化炭素ガスを３０３ＣＣＭで、水
素ガスを７０３ＣＣＭで、それぞれ反応室内に導入した
ほかは、前記比較例１と同様にしてダイヤモンド被覆部
材を作成した．反応条件および結果を第１表に示す。

（比較例３） ■　　　モンド　　　の前記実施例ｌの■において、反応時間を３０分間から６
０分間に変えたほかは、前記実施例１の■と同様にして
ダイヤモンド中間層を形成した。

■　　　ン′　の次いで、藺記実施例ｌの■において、反応時間を６０分
間から２０分間に変えたほかは、前記実施例１の■と同
様にしてダイヤモンド層を形成し、ダイヤモンド被覆部
材を得た．反応条件および結果を第１表に示す。

（比較例４）前記比較例３の■と同様にしてダイヤモンド中間層を形
成した後、藺記実施例１の■において、反応時間を６０
分間から１８０分間に変えたほかは，前記実施例ｌの■
と同様にしてダイヤモンド層を形成し，ダイヤモンド被
覆部材を得た．反応条件および結果を第１表に示す．（本頁、以下余白）（評価）第１表から明らかなように２請求項２に記載の方法を採
用して製造される請求項１に記載のダイヤモンド被覆部
材は、被覆膜と薄膜被形成部材との密着性に優れて、膜
剥離がなく、しかも、被覆膜の硬度が高いことを確認し
た．［発明の効果］（１）　　請求項ｌの発明によると、ダイヤモンド中間
層およびダイヤモンド層それぞれの結晶性を定量化して
いるとともに、ダイヤモンド中間層およびダイヤモンド
層それぞれの膜厚を規定しているので、ダイヤモンド中
間層は前記薄膜被形成部材との所期の密着性を確実に達
成するとともに，前記ダイヤモンド層は硬度、耐摩耗性
等のダイヤモンド層に嬰求される性質を常に具備すると
いう利点を有するダイヤモンド被覆部材を提供すること
ができる．（２）　　請求項２の発明によると，一酸化炭素ガスと
水素ガスとからなり一酸化炭素ガスの濃度が１５％以上
である中間層用原料ガスを用いた気相法によりダイヤモ
ンド中間層を形成した後、一酸化炭素ガスと水素ガスと
からなり一酸化炭素ガスの濃度が１２％以下であるダイ
ヤモンド層用原料ガスを用いた気相法によりダイヤモン
ド層を形成するので、前記の利点を有する請求項１に記
載のダイヤモンド被覆部材を，成膜速度の向上を図りつ
つ良好な再現性の下に効率良く得ることのできる工業的
に有用なダイヤモンド被覆部材の製造方法を提供するこ
とができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項ｌの発明のダイヤモンド被覆部材の一例
を示す断面図、第２図はラマンスペクトル測定の一例を
示す説明図である．！・・・薄膜被形成部材、２・・・ダイヤモンド中間層
、３・・・ダイヤモンド層、４・・・被覆膜

Claims

【特許請求の範囲】

（１）薄膜被形成部材上にダイヤモンド中間層を介して
ダイヤモンド層を備えるとともに、前記ダイヤモンド中
間層と前記ダイヤモンド層とからなる被覆膜の厚みが１
０μｍ以下であり、前記ダイヤモンド中間層と前記ダイ
ヤモンド層とがそれぞれ以下の条件、［１］前記ダイヤモンド中間層は、厚みｄ＿１が０．１
〜３μｍであり、結晶性Ｒ＜１．０である。｛ただし、前記結晶性Ｒはラマンスペクトル強度の強度
比ｈ＿１／ｈ＿２であり、ｈ＿１はダイヤモンド状炭素
（ＤＬＣ）のピーク強度と１０００ｃｍ＾−＾１の強度
との差［（１５５０ｃｍ＾−＾１の強度）−（１０００
ｃｍ＾−＾１の強度）］であり、ｈ＿２はダイヤモンド
のピーク強度（１３３２ｃｍ＾−＾１の強度）である。｝［２］前記ダイヤモンド層は、厚みｄ＿２が０．５〜
９μｍであり、結晶性Ｒ＞１．２である。（ただし、結晶性Ｒは前記と同じ意味である。）［３］
前記ダイヤモンド中間層の厚みｄ＿１＜前記ダイヤモン
ド層の厚みｄ＿２を満足することを特徴とするダイヤモンド被覆部材。
（２）前記ダイヤモンド中間層を、一酸化炭素ガスと水
素ガスとからなり一酸化炭素ガスの濃度が１５％以上で
ある中間層用原料ガスを用いた気相法により形成した後
、前記ダイヤモンド層を、一酸化炭素ガスと水素ガスと
からなり一酸化炭素ガスの濃度が１２％以下であるダイ
ヤモンド層用原料ガスを用いた気相法により形成するこ
とを特徴とする請求項１記載のダイヤモンド被覆部材の
製造方法。