JPH04103777A - カーボン硬質膜を形成した基材 - Google Patents
カーボン硬質膜を形成した基材Info
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- JPH04103777A JPH04103777A JP22101390A JP22101390A JPH04103777A JP H04103777 A JPH04103777 A JP H04103777A JP 22101390 A JP22101390 A JP 22101390A JP 22101390 A JP22101390 A JP 22101390A JP H04103777 A JPH04103777 A JP H04103777A
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Landscapes
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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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。
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、炭化水素を含有するガス雰囲気中におけるプ
ラズマ重合処理により、カーボン硬質膜を形成した基材
に関するものである。
ラズマ重合処理により、カーボン硬質膜を形成した基材
に関するものである。
従来技術によるカーボン硬質膜を形成した基材は、黒色
を呈し、ダイヤモンドと良く似た性質を有し、機械的硬
度が大きく、低摩擦係数、高熱伝導率であり、電気絶縁
性、耐食性に優れて℃）ることがら、装飾品、医療機器
、磁気ヘッド、工具等、あらゆる分野でのコーティング
が提案されており、特開昭５９−１４３４９８号公報の
ように、カーボン硬質膜と密着の良い中間層としてシリ
コン、アモルファスシリコンなどが提案されて〜する。
を呈し、ダイヤモンドと良く似た性質を有し、機械的硬
度が大きく、低摩擦係数、高熱伝導率であり、電気絶縁
性、耐食性に優れて℃）ることがら、装飾品、医療機器
、磁気ヘッド、工具等、あらゆる分野でのコーティング
が提案されており、特開昭５９−１４３４９８号公報の
ように、カーボン硬質膜と密着の良い中間層としてシリ
コン、アモルファスシリコンなどが提案されて〜する。
前記従来のカーボン硬質膜を形成した基材においては基
材の種類によって、カーボン硬質膜が形成できない、あ
るいは剥離するなどの問題があり、結果的に基材を限定
せざるを得ない。また、シリコン、アモルファスシリコ
ンなどカーボン硬質膜と密着の良い膜を中間層として介
在させたものについてはカーボン硬質膜とシリコン、ア
モルファスシリコンとの密着性よりも、基材とシリコン
の密着性が悪℃・ことに問題があり、非常に応用範囲の
狭いものであった。
材の種類によって、カーボン硬質膜が形成できない、あ
るいは剥離するなどの問題があり、結果的に基材を限定
せざるを得ない。また、シリコン、アモルファスシリコ
ンなどカーボン硬質膜と密着の良い膜を中間層として介
在させたものについてはカーボン硬質膜とシリコン、ア
モルファスシリコンとの密着性よりも、基材とシリコン
の密着性が悪℃・ことに問題があり、非常に応用範囲の
狭いものであった。
本発明は上述した従来の欠点を無くし、基材とカーボン
硬質膜の密着性を向上させる中間層を形成することによ
り、安定性、信頼性が優れ、基材の種類に限定されるこ
となく応用範囲の広いカーボン硬質膜を形成した基材を
提供することを目的としている。
硬質膜の密着性を向上させる中間層を形成することによ
り、安定性、信頼性が優れ、基材の種類に限定されるこ
となく応用範囲の広いカーボン硬質膜を形成した基材を
提供することを目的としている。
本発明はステンレスなどのクロムを含む基材まタハクロ
ム、ニッケル−クロムなどのクロムを含むメツキを施し
た基材上に、炭化クロムを中間層として介在させ、最上
層に炭化水素を含有するガス雰囲気中におけるプラズマ
重合処理によりカーボン硬質膜を形成したことを特徴と
するものである。
ム、ニッケル−クロムなどのクロムを含むメツキを施し
た基材上に、炭化クロムを中間層として介在させ、最上
層に炭化水素を含有するガス雰囲気中におけるプラズマ
重合処理によりカーボン硬質膜を形成したことを特徴と
するものである。
更に、炭化クロムからなる中間層は、膜組成が基材との
界面において炭素よりもクロムが多く含まれ、かつカー
ボン硬質膜との界面においてクロムより炭素が多く含ま
れていることを特徴とする。
界面において炭素よりもクロムが多く含まれ、かつカー
ボン硬質膜との界面においてクロムより炭素が多く含ま
れていることを特徴とする。
以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
第１図は、本発明の一実施例を示すカーボン硬質膜を形
成した基材の要部断面図である。
成した基材の要部断面図である。
ステンレスなどのクロムを含む基材１上に、中間層であ
る炭化クロム２およびカーボン硬質膜６を形成する。
る炭化クロム２およびカーボン硬質膜６を形成する。
中間層である炭化クロム２の形成はＰＶＤ法の中の例え
ば反応性イオンブレーティング法を使用した場合は、真
空槽内をｌＸｌ０ Ｔｏｒｒ 以下の真空度に排気し
、基材１表面を十分に清浄するために約４ Ｓ ＣＣＭ
（５ｔａｎｄａｒｄ ｃｃ／ｍ１ｎｕｔｅ）の流量の
アルゴンガスを導入し、アルゴンプラズマをカソード電
位に保たれた基材１に照射しイオンボンバードを行なう
。その後、真空槽内にエチレンガスを導入し、アルゴン
ガスとの混合ガスを反応ガスとして真空度１〜５Ｘ１０
Ｔｏｒｒに保持する。
ば反応性イオンブレーティング法を使用した場合は、真
空槽内をｌＸｌ０ Ｔｏｒｒ 以下の真空度に排気し
、基材１表面を十分に清浄するために約４ Ｓ ＣＣＭ
（５ｔａｎｄａｒｄ ｃｃ／ｍ１ｎｕｔｅ）の流量の
アルゴンガスを導入し、アルゴンプラズマをカソード電
位に保たれた基材１に照射しイオンボンバードを行なう
。その後、真空槽内にエチレンガスを導入し、アルゴン
ガスとの混合ガスを反応ガスとして真空度１〜５Ｘ１０
Ｔｏｒｒに保持する。
次に適当な加速電圧で発生する電子ビームを蒸発源の金
属クロムに照射し、発生するクロム蒸気とエチレンガス
をプラズマ中でイオン化し、厚さ０．５〜１μｍの炭化
クロム２を形成する。この場合の形成条件は、アノード
電流２０Ａ、フィラメント電流１０Ａ、カソード電圧−
２００ｖで行ない、エチレンガス流量は０〜５０８ＧＯ
Ｍで、成膜開始時には少なく、成膜終了時には多くエチ
レンガスを導入する。ここで得られた炭化クロム２は、
基材１と炭化クロム２との界面ではクロムと結合してい
る炭素が少なくクロムが多い炭化クロム２ａであり、表
面に近づくほどクロムと結合している炭素が多くなり、
さらに表面近くでは過剰の炭素を含む炭化クロム２ｂ（
炭素が多い炭化クロム）となっている。
属クロムに照射し、発生するクロム蒸気とエチレンガス
をプラズマ中でイオン化し、厚さ０．５〜１μｍの炭化
クロム２を形成する。この場合の形成条件は、アノード
電流２０Ａ、フィラメント電流１０Ａ、カソード電圧−
２００ｖで行ない、エチレンガス流量は０〜５０８ＧＯ
Ｍで、成膜開始時には少なく、成膜終了時には多くエチ
レンガスを導入する。ここで得られた炭化クロム２は、
基材１と炭化クロム２との界面ではクロムと結合してい
る炭素が少なくクロムが多い炭化クロム２ａであり、表
面に近づくほどクロムと結合している炭素が多くなり、
さらに表面近くでは過剰の炭素を含む炭化クロム２ｂ（
炭素が多い炭化クロム）となっている。
次に基材１上に形成された中間層である炭化クロム２上
に炭化水素を含有するガス雰囲気中におけるプラズマ重
合処理によりカーボン硬質膜６を形成する。例えばプラ
ズマＣＶＤ法を用いた場合は、真空槽内にマツチングボ
ックスを介して高周波電源と接続されているカソード電
極上に炭化クロム２が形成された基材１を設置する。真
空槽を排気後、ガス導入口より炭化水素ガスであるメタ
ンガスを導入し、プラズマを発生させ、膜厚約１μｍの
カーボン硬質膜６を形成した。成膜条件としては真空度
０．ＩＴｏｒｒ、高周波１３．５６ ＭＨｚ、高周波電
力３００Ｗで行なった。
に炭化水素を含有するガス雰囲気中におけるプラズマ重
合処理によりカーボン硬質膜６を形成する。例えばプラ
ズマＣＶＤ法を用いた場合は、真空槽内にマツチングボ
ックスを介して高周波電源と接続されているカソード電
極上に炭化クロム２が形成された基材１を設置する。真
空槽を排気後、ガス導入口より炭化水素ガスであるメタ
ンガスを導入し、プラズマを発生させ、膜厚約１μｍの
カーボン硬質膜６を形成した。成膜条件としては真空度
０．ＩＴｏｒｒ、高周波１３．５６ ＭＨｚ、高周波電
力３００Ｗで行なった。
以上のようにして形成した中間層として炭化クロム２を
用いたカーボン硬質膜６とシリコンを中間層に用いたカ
ーボン硬質膜６を耐摩耗性試験により比較を行った。試
験機に試料を固定し、摩耗輪に炭化珪素６００番の研磨
紙を貼り付け、２．５ｋｇｆの荷重をかげて摩耗輪を回
転させて、カーボン硬質膜６が形成された試料の基材１
が露出するまでのサイクル数を比較した。試料としてス
テンレスの基材１に中間層として膜厚０．５μｍのシリ
コン膜を形成してからカーボン硬質膜６を１μｍ形成し
たものと、同じステンレスの基材１上に中間層として膜
厚０．５μｍの炭化クロム２を形成してからカーボン硬
質膜６を１μｍ形成したものを比較したところ、前者の
シリコンを中間層としたものは１００サイクルで基材１
が露出したが、後者の炭化クロム２を中間層としたもの
は４００サイクルで基材１が露出した。
用いたカーボン硬質膜６とシリコンを中間層に用いたカ
ーボン硬質膜６を耐摩耗性試験により比較を行った。試
験機に試料を固定し、摩耗輪に炭化珪素６００番の研磨
紙を貼り付け、２．５ｋｇｆの荷重をかげて摩耗輪を回
転させて、カーボン硬質膜６が形成された試料の基材１
が露出するまでのサイクル数を比較した。試料としてス
テンレスの基材１に中間層として膜厚０．５μｍのシリ
コン膜を形成してからカーボン硬質膜６を１μｍ形成し
たものと、同じステンレスの基材１上に中間層として膜
厚０．５μｍの炭化クロム２を形成してからカーボン硬
質膜６を１μｍ形成したものを比較したところ、前者の
シリコンを中間層としたものは１００サイクルで基材１
が露出したが、後者の炭化クロム２を中間層としたもの
は４００サイクルで基材１が露出した。
このように優れた耐摩耗性と強固な密着性が得られるの
は、カーボン硬質膜６と炭化クロム２の界面では炭素が
、炭化クロム２とステンレス基材１の界面ではクロムが
、それぞれ共有結合で結合しているからであると考えら
れる。
は、カーボン硬質膜６と炭化クロム２の界面では炭素が
、炭化クロム２とステンレス基材１の界面ではクロムが
、それぞれ共有結合で結合しているからであると考えら
れる。
尚、本実施例では炭化クロム２の形成手段として反応性
イオンブレーティング法で示したが、これに代えて真空
蒸着法、スパッタリング法でも応用できる。基材１につ
いてはステンレスの他にクロムを含む超硬材料、または
黄銅上にクロム、ニッケル−クロム等のメツキを施した
ものでもよい。
イオンブレーティング法で示したが、これに代えて真空
蒸着法、スパッタリング法でも応用できる。基材１につ
いてはステンレスの他にクロムを含む超硬材料、または
黄銅上にクロム、ニッケル−クロム等のメツキを施した
ものでもよい。
また、炭化クロム２とカーボン硬質膜６は真空状態を保
ったまま連続して形成することが望ましい。
ったまま連続して形成することが望ましい。
以上の説明から明らかなように、本発明によればステン
レスをはじめとするクロムを含む基材上に中間層として
炭化クロムを介在させることにより、優れた耐摩耗性と
強固な密着性が得られ、安定性、信頼性に優れたカーボ
ン硬質膜を形成した基材を提供することができ、応用範
囲が大幅に広がった。
レスをはじめとするクロムを含む基材上に中間層として
炭化クロムを介在させることにより、優れた耐摩耗性と
強固な密着性が得られ、安定性、信頼性に優れたカーボ
ン硬質膜を形成した基材を提供することができ、応用範
囲が大幅に広がった。
第１図は本発明のカーボン硬質膜を形成した基材の要部
断面図である。 １・・・・・・基材、 ２・・・・・・炭化クロム、 ２ａ・・・・・・クロムが多い炭化クロム、２ｂ・・・
・・・炭素が多い炭化クロム、６・・・・・・カーボン
硬質膜。
断面図である。 １・・・・・・基材、 ２・・・・・・炭化クロム、 ２ａ・・・・・・クロムが多い炭化クロム、２ｂ・・・
・・・炭素が多い炭化クロム、６・・・・・・カーボン
硬質膜。
Claims (2)
- （１）ステンレスなどのクロムを含む基材またはクロム
、ニッケル−クロムなどのクロムを含むメッキを施した
基材上に、炭化クロムを中間層として介在させ、最上層
に炭化水素を含有するガス雰囲気中におけるプラズマ重
合処理によりカーボン硬質膜を形成したことを特徴とす
るカーボン硬質膜を形成した基材。 - （２）炭化クロムからなる中間層は、膜組成が基材との
界面において炭素よりもクロムが多く含まれ、かつカー
ボン硬質膜との界面においてクロムより炭素が多く含ま
れていることを特徴とする請求項第１項記載のカーボン
硬質膜を形成した基材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22101390A JPH04103777A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | カーボン硬質膜を形成した基材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22101390A JPH04103777A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | カーボン硬質膜を形成した基材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04103777A true JPH04103777A (ja) | 1992-04-06 |
Family
ID=16760113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22101390A Pending JPH04103777A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | カーボン硬質膜を形成した基材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04103777A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7988786B2 (en) | 2001-08-21 | 2011-08-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Carbon film coated member |
| CN108531854A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-09-14 | 中信戴卡股份有限公司 | 一种耐老化周期变量反应黑铬镀膜及形成方法 |
| US11072853B2 (en) | 2018-03-21 | 2021-07-27 | Citic Dicastal Co., Ltd | High-ductility periodic variable alloy protective film and forming method thereof |
-
1990
- 1990-08-24 JP JP22101390A patent/JPH04103777A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7988786B2 (en) | 2001-08-21 | 2011-08-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Carbon film coated member |
| CN108531854A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-09-14 | 中信戴卡股份有限公司 | 一种耐老化周期变量反应黑铬镀膜及形成方法 |
| US10745794B2 (en) | 2018-03-21 | 2020-08-18 | Citic Dicastal Co., Ltd. | Anti-aging periodic variable reaction black chromium coating film and forming method thereof |
| US11072853B2 (en) | 2018-03-21 | 2021-07-27 | Citic Dicastal Co., Ltd | High-ductility periodic variable alloy protective film and forming method thereof |
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