JPH0254768A - Member with diamond film and its production - Google Patents

Member with diamond film and its production

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Publication number
JPH0254768A
JPH0254768A JP20666588A JP20666588A JPH0254768A JP H0254768 A JPH0254768 A JP H0254768A JP 20666588 A JP20666588 A JP 20666588A JP 20666588 A JP20666588 A JP 20666588A JP H0254768 A JPH0254768 A JP H0254768A
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JP
Japan
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diamond film
intermediate layer
gas
diamond
metal
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Application number
JP20666588A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshimichi Ito
伊藤 利通
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Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a member with diamond film excellent in adhesive strength between member and film by forming an intermediate layer containing metallic silicon compound on the surface of a metallic member and then bringing a gas prepared by exciting carbon-source gas into contact with the above member. CONSTITUTION:An intermediate layer containing metallic silicon compound, such as WSi2, is formed on the surface of a metallic member by a coating method. Then, a gas obtained by exciting a carbon source-containing gaseous raw material prepared by mixing CO, etc., with hydrogen gas is brought into contact with the above intermediate layer, by which a diamond film is formed. This member with diamond film has superior adhesive resistance between the member and the film and can be suitably used, e.g., for members requiring wear resistance and chemical resistance.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、ダイヤモンド膜付部材およびその製造方法
に関し、さらに詳しくは、たとえば耐痒耗性、耐薬品性
などに優れ、たとえば工具等に好適に用いることのでき
るダイヤモンド膜付部材とその製造方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a member with a diamond film and a method for manufacturing the same, and more specifically, the present invention relates to a member with a diamond film and a method for producing the same, and more specifically, it has excellent abrasion resistance and chemical resistance, and is suitable for use in tools, etc. The present invention relates to a member with a diamond film that can be used for and a method of manufacturing the same.

[従来技術と発明が解決しようとする課題]近年、ダイ
ヤモンド合成技術の進歩に伴い、金属部材の表面にダイ
ヤモンド膜を形成してなるダイヤモンド膜付部材が広く
使用され、また、特にこれらのダイヤモンド膜付部材は
、その表面が高い硬度を有することから、切削工具、研
唐丁A等に利用されている。
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] In recent years, with the progress of diamond synthesis technology, members with diamond films formed on the surface of metal members have been widely used. Since the attachment member has a high hardness on its surface, it is used in cutting tools, sharpeners A, etc.

ところで、従来、金属部材とダイヤモンド膜との密着性
は、良好であるとは言いがたく、そのことから、それら
のダイヤモンド膜付部材は耐摩耗性に著しく劣るもので
あった。
By the way, in the past, the adhesion between a metal member and a diamond film could not be said to be good, and as a result, those diamond film-coated members had significantly poor wear resistance.

一方、金属部材とダイヤモンド膜との密着性の向五を目
的に、たとえば部材表面にケイ素を含有するダイヤモン
ド膜を形成する技術(特開昭61−163273号公報
)等が報告されてはいるが、これらのダイヤモンド膜付
部材は1部材表面とダイヤモンド膜との密着性が未だ充
分ではなかった。
On the other hand, for the purpose of improving the adhesion between a metal member and a diamond film, for example, a technique of forming a diamond film containing silicon on the surface of the member (Japanese Patent Laid-Open No. 163273/1983) has been reported. However, in these diamond film coated members, the adhesion between the surface of the member and the diamond film was not yet sufficient.

なお、金属部材上に金属または金属化合物を点在せしめ
、それを核材としてダイヤモンドをtiせしめる技術(
特開昭63−166733号)が報告されている。
In addition, there is a technology (in which metals or metal compounds are dotted on a metal member and used as a core material to form a diamond).
JP-A-63-166733) has been reported.

この技術は、ダイヤモンド膜の合成速度やダイヤモンド
膜の均一性を改善する目的で、金属部材上に金属または
金属化合物を点在せしめたものである。
In this technique, metals or metal compounds are dotted on a metal member for the purpose of improving the speed of diamond film synthesis and the uniformity of the diamond film.

したがって、金属または金属化合物が存在しない金属部
材−Lに成長したダイヤモンド膜の密着性は、未だ、改
みされたものとは言いがたい。
Therefore, it is difficult to say that the adhesion of the diamond film grown on the metal member-L in which no metal or metal compound is present has been improved.

また、この方法は、金属部材−Lに金属または金属化合
物を点在せしめることで始めて効果を奏し、前記金属ま
たは金属化合物を層上に存在せしめる場合には、もはや
核材として機能せず、非ダイヤモンドの析出を促すとい
う不都合を有するものであった。
Furthermore, this method is effective only when the metal or metal compound is dotted on the metal member-L, and when the metal or metal compound is present on the layer, it no longer functions as a core material and is non-conductive. This has the disadvantage of promoting the precipitation of diamond.

この発明は、前記事情によりなされたものである。This invention was made in view of the above circumstances.

すなわち、この発明の目的は、金属部材表面とダイヤモ
ンド膜との密着性に優れたダイヤモンド膜付部材とその
製造方法を提供することにある。
That is, an object of the present invention is to provide a member with a diamond film that has excellent adhesion between the surface of the metal member and the diamond film, and a method for manufacturing the same.

[前記課題を解決するための手段] 前記課題を解決するために、この発明者が鋭意、検討を
屯ねた結果、金属部材表面に特定の中間層を設け、その
上に特定の形成方法で得られたダイヤモンド膜を設けて
なるダイヤモンド膜付部材は1部材表面とダイヤモンド
膜との密着性に優れることから耐摩耗性に優れたダイヤ
モンド膜付部材であることを見出し、また、その製造方
法は、非ダイヤモンドの析出がほとんどない製造刃U:
であることを見出して、この発明に到達した。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the problems described above, the inventor has made extensive studies and has found that a specific intermediate layer is provided on the surface of a metal member, and a specific intermediate layer is formed on the surface of the metal member using a specific forming method. It was discovered that the diamond film-coated member provided with the obtained diamond film has excellent adhesion between the surface of the member and the diamond film, and therefore has excellent wear resistance. , manufactured blade U with almost no non-diamond precipitation:
This invention was achieved by discovering that.

すなわち、前記課題を解決するための請求項1に記載の
発明は、金属部材表面に金属のケイ素化合物を含有する
中間層を介して、ダイヤモンド膜を形成してなることを
特徴とするダイヤモンド膜付部材である。
That is, the invention according to claim 1 for solving the above problem is a diamond film-attached method, characterized in that a diamond film is formed on the surface of a metal member via an intermediate layer containing a metal silicon compound. It is a member.

請求項2に記載の発明は、金属部材表面に金属のケイ素
化合物を含有する中間層を形成し、ついで前記中間層上
に、炭素源ガスを含有する原料ガスを励起して得られる
ガスを接触せしめることによりダイヤモンド膜を形成す
ることを特徴とする請求項lに記載のダイヤモンド膜付
部材の製造方法である。
The invention according to claim 2 forms an intermediate layer containing a metal silicon compound on the surface of a metal member, and then contacts a gas obtained by exciting a raw material gas containing a carbon source gas onto the intermediate layer. 2. The method of manufacturing a member with a diamond film according to claim 1, wherein the diamond film is formed by applying the diamond film.

以下に、この発明のダイヤモンド膜付部材とその製造方
法とを順次に説明する。
Below, the diamond film coated member of the present invention and its manufacturing method will be sequentially explained.

ダイヤモンド膜付部材 請求項1に記載の発明において、金、&1部材はダイヤ
モンド膜を形成させる基体として用いられる。
Diamond film coated member In the invention set forth in claim 1, gold and the &1 member are used as a substrate on which a diamond film is formed.

また請求項1に記載の発明の重要な点は、前記金属部材
が、その表面に金属のケイ素化合物を含有する中間層(
以下、単に中間層と言うことがある。)を介して、ダイ
ヤモンド膜を有するということである。
An important point of the invention according to claim 1 is that the metal member has an intermediate layer (on the surface thereof) containing a metal silicon compound (
Hereinafter, it may simply be referred to as the middle class. ), it has a diamond film.

前記金属部材としては、特に制限はなく、たとえば鉄、
コバルト、ニッケル、クロム、マンガン、バナジウム、
タングステン、タリウム、モリブデン、シリコンなどの
金属や合金等、タンタル珪素、炭化モリブデン、炭化タ
ングステン、アルミナ、スピネル、炭化珪素などのセラ
ミックスを挙げることができる。
The metal member is not particularly limited, and includes, for example, iron,
cobalt, nickel, chromium, manganese, vanadium,
Examples include metals and alloys such as tungsten, thallium, molybdenum, and silicon, and ceramics such as tantalum silicon, molybdenum carbide, tungsten carbide, alumina, spinel, and silicon carbide.

また、これらの中でも好ましいのは、WC−Co系合金
、WC−Tie−Co系合金、wC−Tic−TaC−
Cio系合金等の超硬合金である。
Among these, preferred are WC-Co alloy, WC-Tie-Co alloy, and wC-Tic-TaC-
It is a cemented carbide such as Cio alloy.

前記中間層は、おもに金属のケイ素化合物で構成ごれ、
後述するコーティング法により形成することができる。
The intermediate layer is mainly composed of a metal silicon compound,
It can be formed by the coating method described below.

前記金属のケイ素化合物としては、特に制限はないが、
周期律表ノTV、、 Va、 Vl、、■6、■族金属
のケイ素化合物を好適に使用することができる。
There are no particular restrictions on the silicon compound of the metal, but
Silicon compounds of metals of groups TV, Va, Vl, 6, and 2 of the periodic table can be suitably used.

その具体例としては、チタン、バナジウム、クロム、マ
ンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオ
ブ、モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム
、パラジウム、ハフニウム、タリウム、タングステン、
レニウム、オスミウム、イリジウム、プラチナ等のケイ
素化合物を挙げることができる。
Specific examples include titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, zirconium, niobium, molybdenum, technetium, ruthenium, rhodium, palladium, hafnium, thallium, tungsten,
Examples include silicon compounds such as rhenium, osmium, iridium, and platinum.

これらの中でも好ましいのは、用いる部材の金属成分と
同じ金属のケイ素化合物であり、たとえば部材として金
属工具を用いるのであれば、従来、工具に使用されてい
る金属のケイ素化合物である一5i2、NiSi2 、
 Pd2Si 、 PtSi、 MoSi2、CrSi
2. CoSi2. FeSi、 MnSi、 V2S
i等を挙げることができる。
Among these, silicon compounds of the same metal as the metal component of the member used are preferred. For example, if a metal tool is used as the member, silicon compounds of the metal conventionally used for tools, such as NiSi2 and NiSi2, are preferred. ,
Pd2Si, PtSi, MoSi2, CrSi
2. CoSi2. FeSi, MnSi, V2S
i, etc. can be mentioned.

これらの中でも好ましいのは、WSi2、NiSi2、
Pd2Si 、 PtSi、 MoSi2である。
Among these, WSi2, NiSi2,
They are Pd2Si, PtSi, and MoSi2.

部材の金属成分と、前記金属成分と同じ金属を有するケ
イ素化合物とを組合せて用いることにより1部材と中間
層との密着性を、より高めることができる。
By using a combination of a metal component of a member and a silicon compound having the same metal as the metal component, the adhesion between one member and the intermediate layer can be further improved.

前記中間層の層厚は、通常、0.01〜10gmであり
、好ましくは0.05〜5庵mである。
The thickness of the intermediate layer is usually 0.01 to 10 gm, preferably 0.05 to 5 gm.

なお、前記層厚が0.0i p、、 m未満であると、
部材とダイヤモンド膜との密着性が低下することがあり
、また10トmを超えても相応する効果が得られない場
合がある。
In addition, when the layer thickness is less than 0.0ip, m,
The adhesion between the member and the diamond film may deteriorate, and even if the thickness exceeds 10 tm, the corresponding effect may not be obtained.

この発明の部材は、前記中間層上に、後述する方法で形
成されたダイヤモンド膜を有する。
The member of the present invention has a diamond film formed on the intermediate layer by a method described below.

前記ダイヤモンド膜の膜厚は、通常、0.1〜2Jtm
であり、好ましくは0.5〜10ILmである。
The thickness of the diamond film is usually 0.1 to 2 Jtm.
and preferably 0.5 to 10 ILm.

なお、前記膜厚が(1,1gm未満であると、部材の耐
摩耗性が低下することがあり、また20pmを超えても
相応する効果が得られない場合がある。
Note that if the film thickness is less than 1.1 gm, the wear resistance of the member may decrease, and even if it exceeds 20 pm, the corresponding effect may not be obtained.

このようなダイヤモンド膜付部材は、以下に示すような
製造方法で作成することができる。
Such a member with a diamond film can be produced by the manufacturing method shown below.

ダイヤモンド膜付部材の製造方法 この発明の重要な点は、部材表面に前記金属のケイ素化
合物を含有する中間層を形成し、ついで1γ1記中間層
1−に、炭素源ガスを含有する原料ガスを励起して得ら
れるガスを接触せしめてダイヤモンド膜を形成すること
である。
Method for manufacturing a member with a diamond film The important point of this invention is that an intermediate layer containing a silicon compound of the metal is formed on the surface of the member, and then a raw material gas containing a carbon source gas is applied to the intermediate layer 1-. A diamond film is formed by bringing the excited gas into contact with the diamond film.

以下に、前記中間層の形成方法とダイヤモンド膜の形成
方法とを説明する。
The method for forming the intermediate layer and the method for forming the diamond film will be explained below.

■中間層の形成方法 前記中間層は、通常前記金属のケイ素化合物の原料を励
起して得られたガスを部材表面に接触させて形成するこ
とができる。
(2) Method for Forming Intermediate Layer The intermediate layer can be formed by bringing a gas obtained by exciting the raw material of the silicon compound of the metal into contact with the surface of the member.

前記金属のケイ素化合物層を部材表面にコーティングす
る方法としては、従来から使用されている真空蒸着法、
スパッタ法、化学蒸着法(CVD法)、塗布法等を好適
に採用することができる。
Methods for coating the metal silicon compound layer on the surface of the member include conventionally used vacuum evaporation methods;
A sputtering method, a chemical vapor deposition method (CVD method), a coating method, etc. can be suitably employed.

前記真空蒸着法としては、たとえば抵抗加熱法、゛1ニ
子衝撃法、高周波誘導加熱法等を挙げることができる。
Examples of the vacuum deposition method include a resistance heating method, a single bombardment method, and a high frequency induction heating method.

前記スパッタ法としては、たとえば2極直流スパツタリ
ング法、高周波スパッタリング法1反応性スパッタリン
グ法等を挙げることができる。
Examples of the sputtering method include a two-pole DC sputtering method, a high frequency sputtering method, and a reactive sputtering method.

前記CVD法としては、プラズマCVD法、高周波CV
D法、マイクロ波CVD法等を挙げることができる。
As the CVD method, plasma CVD method, high frequency CV
D method, microwave CVD method, etc. can be mentioned.

前記コーティングに際して、部材の表面温度としては、
そのコーティング法により一概に決定することはできな
いが、通常、常温〜t 、ooo℃であり、好ましくは
、常温〜90θ℃である。
During the coating, the surface temperature of the member is as follows:
Although it cannot be determined unconditionally depending on the coating method, it is usually from room temperature to t, ooo°C, preferably from room temperature to 90θ°C.

反応圧力としては1通常10−’−10−宜tartで
あり、好ましくは、 10−6〜1O−Qorrテある
The reaction pressure is usually 10-'-10-tart, preferably 10-6 to 10-Qorr.

析出速度としては、前記反応条件の範囲内で適宜に設定
することにより一概に決定することはできないが、通常
はIOA/秒である。
Although the precipitation rate cannot be unconditionally determined by appropriately setting it within the range of the reaction conditions, it is usually IOA/sec.

このような条件下で前記中間層の層厚になるように金属
のケイ素化合物層を形成し、そのJ二に。
Under these conditions, a metal silicon compound layer is formed to have the thickness of the intermediate layer, and then J2 is formed.

つぎに示す方法でダイヤモンド膜を形成する。A diamond film is formed by the method shown below.

■ダイヤモンド膜の形成方法 ダイヤモンド膜は、炭素源ガスを含有する原料ガスを励
起し、そのガスをl町記金属のケイ素化合物層1−に接
触せしめることにより形成することができる。
(2) Method for forming a diamond film A diamond film can be formed by exciting a raw material gas containing a carbon source gas and bringing the gas into contact with the silicon compound layer 1- of the metal.

1i?1記炭素源ガスとしては、各種炭化水素、含酸素
化合物、含窒素化合物等のガスを使用することができる
1i? 1. As the carbon source gas, gases such as various hydrocarbons, oxygen-containing compounds, nitrogen-containing compounds, etc. can be used.

炭化水素化合物としては1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、フ
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:ブタジェン
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R
化水素;シクロブタジェン、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を挙げることがで
きる。
Examples of hydrocarbon compounds include paraffinic hydrocarbons such as methane, ethane, propane, and butane; olefinic hydrocarbons such as ethylene, flopylene, and butylene; acetylenic hydrocarbons such as acetylene and arylene; and diolefinic hydrocarbons such as butadiene. Hydrogen; alicyclic R such as cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane
Hydrogen; examples include aromatic hydrocarbons such as cyclobutadiene, benzene, toluene, xylene, and naphthalene.

含酸素化合物としては、例えばアセトン、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、プロパツール、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、メチルエチルエーテル
、メチルプロピルエーテル、フェノールエーテル、ジオ
キサン等のエーテル類:ホルムアルデヒド、アセトアル
デヒド、ベンズアルデヒド等のアルデヒド類;酢酸。
Examples of oxygen-containing compounds include ketones such as acetone, diethyl ketone, and benzophenone; alcohols such as methanol, ethanol, propatool, and butanol; methyl ether, ethyl ether, methyl ethyl ether, methyl propyl ether, phenol ether, dioxane, etc. Ethers: aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, and benzaldehyde; acetic acid.

プロピオン酸、コハク酸等の有機酸類:酢酸メチル、酢
酸エチル等の酸エステル類:エチレングリコール、ジエ
チレングリコール等の二価アルコール類ニー酸化炭素、
二酸化炭素等を挙げることができる。
Organic acids such as propionic acid and succinic acid; Acid esters such as methyl acetate and ethyl acetate; Dihydric alcohols such as ethylene glycol and diethylene glycol;
Examples include carbon dioxide.

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。
Examples of the nitrogen-containing compound include amines such as trimethylamine and triethylamine.

また、炭素源として、単体ではないが、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、テレピン油、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、ギヤー油、シリンダー油など
の第4石油類など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。
In addition, as a carbon source, although not a single substance, Class 4 dangerous substances stipulated in the Fire Service Act: Type 1 petroleum such as gasoline, Type 2 petroleum such as kerosene, turpentine, ginger oil, and pine oil, and heavy oil. It is also possible to use tertiary petroleum oils such as tertiary petroleum oils, and tertiary petroleum petroleum oils such as gear oil and cylinder oil. It is also possible to use a mixture of the various carbon compounds mentioned above.

これらの炭素源の中でも、常温で気体または蒸気圧の高
いメタン、エタン、プロパン等のパラフィン系炭化水素
等、アセトン、ベンゾフェノンなどのケトン類、メタノ
ール、エタノール等のアルコール類、−酸化炭素、二酸
化炭素ガス等の含酸素化合物等が好ましい。
Among these carbon sources, paraffin hydrocarbons such as methane, ethane, and propane, which are gases or have high vapor pressure at room temperature, ketones such as acetone and benzophenone, alcohols such as methanol and ethanol, carbon oxide, and carbon dioxide. Oxygen-containing compounds such as gases are preferred.

なお、原料ガスには、炭素源ガスのほかに水素ガス、水
蒸気、酸素ガス等を含有せしめてもよい。
Note that the raw material gas may contain hydrogen gas, water vapor, oxygen gas, etc. in addition to the carbon source gas.

これらのガスと炭素源ガスとを組合わせた原料ガスを使
用すると、良質のダイヤモンド膜を高速に形成せしめる
ことができる。
By using a raw material gas that is a combination of these gases and a carbon source gas, a high quality diamond film can be formed at high speed.

前記原料ガス中の前記水素ガスの濃度は、前記炭素源ガ
スに対して0.1〜99.9モル%である。
The concentration of the hydrogen gas in the raw material gas is 0.1 to 99.9 mol% relative to the carbon source gas.

前記原料ガス中の前記水蒸気の濃度は、前記原料ガスに
対して0.05〜10モル%である。
The concentration of the water vapor in the raw material gas is 0.05 to 10 mol% with respect to the raw material gas.

前記原料ガス中の前記酸素ガスの濃度は、前記原料ガス
に対して0.01〜10モル%である。
The concentration of the oxygen gas in the source gas is 0.01 to 10 mol% relative to the source gas.

前記原料ガスには、不活性ガスを混入させても良い、不
活性ガスは炭素源ガスのキャリヤーガスとして用いるこ
とができる。
An inert gas may be mixed in the raw material gas, and the inert gas can be used as a carrier gas for the carbon source gas.

この不活性ガスとしては、たとえば窒素ガス、ヘリウム
ガス、アルゴンガス、ネオンガス、キセノンガスなどが
挙げられる。
Examples of this inert gas include nitrogen gas, helium gas, argon gas, neon gas, and xenon gas.

前記炭素源ガスの励起f段としては、ダイヤモンドの合
成に従来より慣用されている各種の方法の中から任意の
方法を用いることができる。
For the f-stage excitation of the carbon source gas, any method can be used from among the various methods conventionally used for diamond synthesis.

具体的には、たとえば直流を印加してプラズマ分解する
方法、高周波を印加してプラズマ分解する方法、マイク
ロ波を印加してプラズマ分解する方法、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
りイオンを引出すイオンビーム法などの各種プラズマ分
解法、熱フィラメントの加熱により熱分解する熱分解法
などが挙げられる。これらの中で好ましいものは前記各
種のプラズマ分解法である。
Specifically, for example, a method of plasma decomposition by applying direct current, a method of plasma decomposition by applying high frequency, a method of plasma decomposition by applying microwave, or a method of performing plasma decomposition in an ion chamber or an ion gun, Examples include various plasma decomposition methods such as an ion beam method in which ions are extracted using an electric field, and thermal decomposition methods in which thermal decomposition is performed by heating a hot filament. Among these, preferred are the various plasma decomposition methods described above.

なお、前記炭素源ガスをプラズマ分解する場合のプラズ
マ出力は、通常、 0.05Kw以上である。
Note that the plasma output when plasma decomposing the carbon source gas is usually 0.05 Kw or more.

プラズマ出力が0.05Kw未満であると、プラズマが
充分に発生しないことがある。
If the plasma output is less than 0.05 Kw, sufficient plasma may not be generated.

前記)に素源ガスを励起させるには通常、以下の条件丁
に反応を進行させることができる。
In order to excite the source gas to the above), the reaction can usually proceed under the following conditions.

すなわち、部材の表面の温度は、前記気相合成法におけ
る炭素源ガスの励起り段、部材の冷却によって異なるの
で、−概に決定することはできないが、たとえばプラズ
マ分解法を用いる場合には、 400〜1,200℃が
好ましい。
That is, since the temperature of the surface of the member varies depending on the excitation stage of the carbon source gas in the vapor phase synthesis method and the cooling of the member, it cannot be generally determined, but for example, when using the plasma decomposition method, 400-1,200°C is preferred.

反応圧力は、通常、10−6〜t03torrffiあ
り、好ましくはlo−5〜800tOrrテある。
The reaction pressure is usually 10-6 to t03 torrffi, preferably lo-5 to 800 torrffi.

反応圧力が1O−6torrよりも低い場合には、ダイ
ヤモンド1漠が析出しなくなったりする。一方、103
torrより高くしてもそれに相当する効果は得られな
い。
If the reaction pressure is lower than 10-6 torr, no diamond particles may be precipitated. On the other hand, 103
Even if it is made higher than torr, a corresponding effect cannot be obtained.

反応時間は、ダイヤモンド膜の膜厚が前記の厚みとなる
ようにダイヤモンド膜の形成速度に応じて適宜に設定す
ることができる。
The reaction time can be appropriately set according to the formation rate of the diamond film so that the thickness of the diamond film becomes the thickness described above.

このようにして得られたダイヤモンド膜付部材は、部材
とダイヤモンド膜との密着性に優れ、耐摩耗性、耐薬品
性が要求される部材等に好適に利用することができる。
The diamond-coated member thus obtained has excellent adhesion between the member and the diamond film, and can be suitably used for members requiring wear resistance and chemical resistance.

[実施例] この発明について、更に具体的に説明するため以下にそ
の実施例を挙げる。
[Example] In order to explain this invention more specifically, examples are given below.

(実施例1) ダイヤモンド膜の形成部材として超硬合金の切削チップ
(JIS KIO3PGN422 )を使用した。
(Example 1) A cemented carbide cutting tip (JIS KIO3PGN422) was used as a member for forming a diamond film.

前記切削チップを、ランゲルE液(0化精工[株]製)
の10倍稀釈液(液温50℃)、つぎに純水、そのつぎ
にイソプロピルアルコールを順次に用いて、各々3回づ
つの洗浄を行った。
The cutting tip was treated with Rangel E liquid (manufactured by Oka Seiko Co., Ltd.).
Washing was performed three times each using a 10-fold diluted solution (liquid temperature: 50° C.), then pure water, and then isopropyl alcohol.

なお1回あたりの洗浄時間は60秒であり、各々3回の
洗浄のうち、各々2回目の洗浄は超音波処理を併用した
The time for each cleaning was 60 seconds, and among the three cleanings, the second cleaning was performed in combination with ultrasonication.

このように洗浄を行った前記切削チー2プを1反応室内
に設こした後、反応室内の圧力を1O−5torr、切
削チップの温度を300℃に設定し、真空蒸着法により
、切削チップ上にWSi2の中間層を形成した。
After placing the two cutting chips cleaned in this way in a reaction chamber, the pressure in the reaction chamber was set to 1O-5 torr, the temperature of the cutting chip was set to 300°C, and the top of the cutting chip was coated using a vacuum evaporation method. Then, an intermediate layer of WSi2 was formed.

なお、得られた中間層の層厚は0.1 gmであった。Note that the thickness of the obtained intermediate layer was 0.1 gm.

なお、前記切削チップ表面のケイ素化合物分析はX線回
折(以下、単にXRDという、)により行った。
The silicon compound analysis on the surface of the cutting tip was performed by X-ray diffraction (hereinafter simply referred to as XRD).

つぎに、中間層を形成した切削チップを反応室内に設置
し、切削チップ温度900℃、反応室内の圧力50to
rrの条件下に1周波数2.45GHzのマイクロ波電
源の出力を350Wに設定するとともに、反応室内への
原料ガスとして一酸化炭素ガスと水素ガスとの全!武を
100sec■に設定した。
Next, the cutting chip with the intermediate layer formed thereon was placed in a reaction chamber, the temperature of the cutting chip was 900°C, and the pressure in the reaction chamber was 50 to
Under the conditions of rr, the output of a microwave power source with a frequency of 2.45 GHz is set to 350 W, and a total of carbon monoxide gas and hydrogen gas are supplied as raw material gases into the reaction chamber. I set the time to 100 seconds■.

前記−酸化炭素ガスの濃度は、25モル%であった。The concentration of the carbon oxide gas was 25 mol%.

このような条件下で1時間、反応をすすめ前記中間層t
に2.5μmの堆積物を得た。
The reaction was continued under these conditions for 1 hour to form the intermediate layer t.
A deposit of 2.5 μm was obtained.

なお、得られた堆積物について、ラマン分光分析を行っ
たところ、ラマンスペクトルの1333cs+−’付近
にダイヤモンドに起因するピークが見られ、不純物のな
いダイヤモンド膜であることが確認された。
When the obtained deposit was subjected to Raman spectroscopic analysis, a peak attributed to diamond was observed near 1333cs+-' in the Raman spectrum, confirming that it was a diamond film free of impurities.

また、前記切削チップの表面に形成された中間層および
ダイヤモンド膜の厚みについては、走査型電子WJ微鏡
により測定した。
Furthermore, the thicknesses of the intermediate layer and diamond film formed on the surface of the cutting tip were measured using a scanning electron WJ microscope.

さらに、中間層を介してダイヤモンド膜を形成してなる
切削チップについて、以下の条件下に切削試験を行った
Furthermore, a cutting test was conducted under the following conditions with respect to a cutting tip formed with a diamond film formed through an intermediate layer.

波切削材;A立−8重t1%Si合金 切削速度;800m/秒 送り; 0.1 mm7厘も 切込み; 0.25mm 切削時間;100分、t、ooo分 試験後、切削チップに付着した、被切削材溶着物を希塩
酸で除去し、切削チップの切刃の状態を走査型電子顕微
鏡で観察した。
Wave cutting material: A vertical-8 weight t1% Si alloy Cutting speed: 800m/sec feed; Depth of cut: 0.1 mm 7cm; 0.25 mm Cutting time: 100 minutes, after testing for t, ooo minutes, it adhered to the cutting tip. The deposits on the material to be cut were removed with dilute hydrochloric acid, and the state of the cutting edge of the cutting tip was observed using a scanning electron microscope.

以上の試験結果および観察結果を第1表に示す。The above test results and observation results are shown in Table 1.

(実施例2〜8) 中間層の層厚、ダイヤモンド合成条件(炭素源ガス組成
、そのC度および合成時間)およびダイヤモンド膜厚を
第1表に示すとおりにしたほかは、実施例1と同様に中
間層とダイヤモンド膜とを形成した。
(Examples 2 to 8) Same as Example 1 except that the intermediate layer thickness, diamond synthesis conditions (carbon source gas composition, C degree and synthesis time) and diamond film thickness were as shown in Table 1. Then, an intermediate layer and a diamond film were formed.

また、得られたダイヤモンド付切削チップについて実施
例1と同様に切削試験を行った。
Furthermore, a cutting test was conducted in the same manner as in Example 1 for the obtained cutting tip with diamond.

結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

(実施例9) 実施例1と同様の切削チップを、実施例1と同様に洗浄
して、反応室内の圧力を1o″5torr、切削チー2
ブの温度を400℃に設定し、スパッタ法により、層厚
0.6μm、 (:oSi2の中間層を形成した。
(Example 9) A cutting chip similar to that in Example 1 was cleaned in the same manner as in Example 1, and the pressure in the reaction chamber was set to 1°5 torr and the cutting chip was
The temperature of the plate was set at 400° C., and an intermediate layer of (:oSi2) having a thickness of 0.6 μm was formed by sputtering.

この中間層上に、第1表に示すダイヤモンド合成条件(
炭素源ガスとその濃度)で膜厚2.5JLmのダイヤモ
ンド膜を形成した。
On this intermediate layer, the diamond synthesis conditions shown in Table 1 (
A diamond film with a thickness of 2.5 JLm was formed using carbon source gas and its concentration.

なお、前記以外のダイヤモンド膜の合成条件は、実施例
1と同様であった。
Note that the conditions for synthesizing the diamond film other than those described above were the same as in Example 1.

また、得られたダイヤモンド膜付切削チップについて実
施例1と同様に切削試験を行った。
Further, a cutting test was conducted in the same manner as in Example 1 for the obtained cutting tip with a diamond film.

結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

(実施例10) 実施例1と同様の切削チップを、実施例1と同様に洗浄
して、反応室内の圧力を101torr、切削チップの
温度を400℃に設定し、スパッタ法により1層厚OJ
 4H1,NiSi2の中間層を形成した。
(Example 10) A cutting tip similar to that in Example 1 was cleaned in the same manner as in Example 1, the pressure in the reaction chamber was set to 101 torr, the temperature of the cutting tip was set to 400°C, and a one-layer OJ layer was formed by sputtering.
An intermediate layer of 4H1 and NiSi2 was formed.

この中間層−ヒに、第1表に示すダイヤモンド合成条件
(炭素源ガスとその濃度)で膜厚3.θ牌mのダイヤモ
ンド膜を形成した。
This intermediate layer was coated with a film thickness of 3.5 mm under the diamond synthesis conditions (carbon source gas and its concentration) shown in Table 1. A diamond film of θ m was formed.

なお、前記以外のダイヤモンド膜の合成条件は、実施例
1と同様であった。
Note that the conditions for synthesizing the diamond film other than those described above were the same as in Example 1.

また、得られたダイヤモンド膜付切削チップについて実
施例1と同様に切削試験を行った。
Further, a cutting test was conducted in the same manner as in Example 1 for the obtained cutting tip with a diamond film.

結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

(実施例11) 実施例1と同様の切削チップを、実施例1と同様に洗浄
して、反応室内の圧力を1O−3torr、切削チップ
の温度を300℃に設定し、真空蒸着法により、層厚0
.5 pm、 Pd2Siの中間層を形成した。
(Example 11) A cutting tip similar to that in Example 1 was cleaned in the same manner as in Example 1, the pressure in the reaction chamber was set to 1O-3 torr, the temperature of the cutting tip was set to 300°C, and by vacuum evaporation method, Layer thickness 0
.. 5 pm to form an intermediate layer of Pd2Si.

この中間層上に、第1表に示すダイヤモンド合成条件(
炭素源ガスとその濃度)で膜厚3.OJLmのダイヤモ
ンド膜を形成した。
On this intermediate layer, the diamond synthesis conditions shown in Table 1 (
Carbon source gas and its concentration) and film thickness 3. A diamond film of OJLm was formed.

なお、前記以外のダイヤモンド膜の合成条件は、実施例
1と同様であった。
Note that the conditions for synthesizing the diamond film other than those described above were the same as in Example 1.

また、11tられたダイヤモンド膜付切削チー7プにつ
いて実施例1と同様に切削試験を行った。
In addition, a cutting test was conducted in the same manner as in Example 1 on a cutting chip with a diamond film of 11 tons.

結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

(実施例12) 実施例1と同様の切削チップを、実施例1と同様に洗浄
して、反応室内の圧力を1O−5torr、切削チップ
の温度を500℃に設定し、スパッタ法により、層厚0
.4ルm、PtSiの中間層を形成した。
(Example 12) A cutting tip similar to that in Example 1 was cleaned in the same manner as in Example 1, the pressure in the reaction chamber was set to 1O-5 torr, the temperature of the cutting tip was set to 500°C, and a layer was formed by sputtering. Thickness 0
.. An intermediate layer of PtSi was formed.

この中間層上に、第1表に示すダイヤモンド合成条件(
炭素源ガスとその濃度)で膜厚2.5鉢mのダイヤモン
ド膜を形成した。
On this intermediate layer, the diamond synthesis conditions shown in Table 1 (
A diamond film with a film thickness of 2.5 m was formed using carbon source gas and its concentration.

なお、前記以外のダイヤモンド膜の合成条件は、実施例
1と同様であった。
Note that the conditions for synthesizing the diamond film other than those described above were the same as in Example 1.

また、得られたダイヤモンド膜付切削チップについて実
施例1と同様に切削試験を行った。
Further, a cutting test was conducted in the same manner as in Example 1 for the obtained cutting tip with a diamond film.

結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

(実施例13) 実施例7と同様に中間層を形成した。(Example 13) An intermediate layer was formed in the same manner as in Example 7.

つぎに、中間層を形成した切削チップをプラズマ発生内
に設こし、ダイヤモンド合成を実施例7のマイクロ波プ
ラズマ方式に代えて、RF、%プラズマ方式を採用した
Next, the cutting tip with the intermediate layer formed thereon was placed in a plasma generator, and the diamond synthesis was performed using an RF plasma method instead of the microwave plasma method of Example 7.

電源としては、周波数4 MHzの高周波電源を用い、
その出力を50KWに設定するとともに、反応室内へ原
料ガスとして、メタンガスを流、r; 0.5交/分、
水素ガスを流驕10文/分に設定し、ギヤリヤーガスと
してArガスを流量25fL/分に設定した。
As a power source, a high frequency power source with a frequency of 4 MHz is used.
The output was set to 50 KW, and methane gas was flowed into the reaction chamber as a raw material gas at r: 0.5 exchange/min.
Hydrogen gas was set at a flow rate of 10 m/min, and Ar gas was set at a flow rate of 25 fL/min as a gear gas.

なお、切削チップの温度は、水冷により900℃に設定
し、反応圧力は、1気圧に設定した。
Note that the temperature of the cutting tip was set to 900° C. by water cooling, and the reaction pressure was set to 1 atmosphere.

このようにしてダイヤモンド膜付切削チップを作成し、
実施例7と同様に切削試験を行った。
In this way, a cutting tip with a diamond film is created,
A cutting test was conducted in the same manner as in Example 7.

結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

(実施例14) 実施例7と同様に中間層を形成した。(Example 14) An intermediate layer was formed in the same manner as in Example 7.

つぎに、中間層を形成した切削チー2プを反応室内に設
置し、ダイヤモンド合成法を、実施例7のマイクロ波プ
ラズマ法にかえて、放電電力20KWの直流熱プラズマ
ジェット方式を採用した。
Next, the cutting chip with the intermediate layer formed thereon was installed in the reaction chamber, and the diamond synthesis method was replaced with the microwave plasma method of Example 7, and a direct current thermal plasma jet method with a discharge power of 20 KW was adopted.

なお、すJ削チップ温度は、1,000℃に設定し、反
応圧力は500torrに設定した。
The temperature of the cutting tip was set at 1,000° C., and the reaction pressure was set at 500 torr.

ついで、反応室内へ原料ガスとして、メタンガスを流星
127分、水素ガスを流;;r 10文/分に設定し、
ギヤリヤーガスとしてArガスを流ja 20交/分に
設定した。
Next, methane gas was flowed into the reaction chamber as a raw material gas for 127 minutes, and hydrogen gas was flowed at a rate of 10 m/min.
Ar gas was used as a gear gas at a flow rate of 20 alternations/min.

このようにしてダイヤモンドlI!2+1切削チップを
作成し、実施例7と同様にすJ削試験を行った。
In this way, Diamond II! A 2+1 cutting tip was prepared, and a J cutting test was conducted in the same manner as in Example 7.

結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

(比較例1) 実施例1において、切削チップにWSi2の中間層を設
けなかった他は、実施例1と同様にダイヤモンド膜付切
削チップを作成し、実施例1と同様に切削試験を行った
(Comparative Example 1) A cutting tip with a diamond film was prepared in the same manner as in Example 1, except that the intermediate layer of WSi2 was not provided on the cutting tip, and a cutting test was conducted in the same manner as in Example 1. .

結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

(比較例2) 実施例13において、切削チップにWSi2の中間層を
設けなかった他は、実施例13と同様にダイヤモンド膜
付すJ削チップを作成し、実施例13と同様に切削試験
を行った。
(Comparative Example 2) A J cutting tip with a diamond film was prepared in the same manner as in Example 13, except that the intermediate layer of WSi2 was not provided on the cutting tip, and a cutting test was conducted in the same manner as in Example 13. Ta.

結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

[発明の効果1 この発明によると、金属部材表面とダイヤモンド膜との
密着性に優れることから、耐摩耗性に優れ、長い耐用時
間が要求される丁具等に好適に利用することのできるダ
イヤモンド膜付部材とその製造方法とを提供することが
できる。
[Advantageous Effects of the Invention 1] According to the present invention, diamond has excellent adhesion between the surface of a metal member and a diamond film, and thus has excellent wear resistance and can be suitably used for knives etc. that require a long service life. A membrane-coated member and a method for manufacturing the same can be provided.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 金属部材表面に金属のケイ素化合物を含有する
中間層を介して、ダイヤモンド膜を形成してなることを
特徴とするダイヤモンド膜付部材。
(1) A member with a diamond film, characterized in that a diamond film is formed on the surface of a metal member via an intermediate layer containing a metal silicon compound.
(2) 金属部材表面に金属のケイ素化合物を含有する
中間層を形成し、ついで前記中間層上に、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接触せしめ
ることによりダイヤモンド膜を形成することを特徴とす
る請求項1に記載のダイヤモンド膜付部材の製造方法。
(2) A diamond film is formed by forming an intermediate layer containing a metal silicon compound on the surface of a metal member, and then bringing a gas obtained by exciting a raw material gas containing a carbon source gas onto the intermediate layer. 2. The method of manufacturing a member with a diamond film according to claim 1, further comprising: forming a diamond film-coated member.
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