JPH049869B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は磁気デイスクや磁気ヘツド等の表面に
付着せしめて、硬度が高く密着性に優れた耐磨耗
性と潤滑性とを兼ね備えた表面保護層に適する硬
質非晶質炭素膜に関する。

（従来の技術） 磁気デイスクや磁気ヘツドは磁気デイスク装置
に組込まれコンピユータ端末の情報記憶装置とし
て広く用いられている。磁気デイスクは、アルミ
ニウム金属ないしはプラスチツク等の基板上にフ
エライトや鉄、コバルト、ニツケルないしはこれ
ら化合物またはネオジウム、サマリウム、ガドリ
ニウム、テルビウム等の希土類金属やそれらから
なる化合物を磁気記録媒体として塗布法やスパツ
タ法により薄い膜状に付着させて用いられる。磁
気ヘツドは、種々の方法があるが、記録媒体に書
き込まれた磁化による磁束を信号として取出すも
ので、可能なかぎり磁気デイスク面に近ずけて使
用されるものである。このため、磁気ヘツドと磁
気デイスクは互いに磨擦しやすく、磁気デイスク
の記録媒体上に発生するきず等から記録媒体を保
護するための保護膜を必要とする。保護膜の備え
るべき要点は、耐磨耗性に優れていること、基板
への密着度が高いこと、表面の潤滑性に優れてい
ること等が掲げられる。膜の硬度は耐磨耗性の評
価に用いることができ、硬度が高いほど耐磨耗性
に優れている。密着性は磁気ヘツドの接触時ある
いは、磨擦時に保護膜が剥離しないために重要で
ある。

従来この目的のため厚み800〓程度の二酸化ケ
イ素（SiO₂）やアルミナ（Al₂O₃）等の酸化物
や、カーボン膜が用いられている。SiO₂やAl₂O₃
は通常シリコンやアルミニウムの有機金属化合物
を溶媒中に溶解したものを塗布乾燥後熱処理する
方法、アルゴンと酸素の混合ガス中でスパツタリ
ングするかないしは蒸着法で作られる。

カーボン膜は特開昭53−106391号公報に記載さ
れた様な炭素電極の放電によつて作られる炭素イ
オンビームの蒸着法ないしは1980年発行のジヤー
ナル、オブ・ノンクリスタリン・ソリツズ誌
（Journal of Non Crystalline Solids）第35＆36
巻第435ページに記載されているような炭素の蒸
発付着等の方法で作られていた。

（発明が解決しようとする問題点） 先に述べた種々の保護膜材料は、しかしながら
十分な硬度、密着性を有しておらず例えばビツカ
ース硬度でSiO₂では2000Kg／mm²アルミナでは
3000Kg／mm²またカーボン膜では3000Kg／mm²程度で
あつた。

本発明は以上の欠点を改良した高硬度で耐磨耗
性に優れた基体との密着度に優れかつ潤滑性の良
好な磁気デイスク表面保護膜の用途に適する保護
膜材料を提供することにある。

（問題を解決するための手段） 本発明の主旨は、表面保護の用途に適する保護
膜材料として、水素を含有する非晶質炭素膜に更
にタングステン（Ｗ）を原子％で100ppm〜１％
含有せしめることを特徴とする硬質非晶質炭素膜
を提供するところにある。

本発明になる非晶質炭素膜は水素（H₂）中に
メタン（CH₄）を0.1％〜５％の範囲で混合した
気体を、第１図に示すように平行平板型の三極直
流グロー放電プラズマ気相合成装置内に導入する
方法で合成するその際グリツトメツシユ電極とし
て、タングステン（Ｗ）を用いることによつて、
メツシユ電極金属元素がプラズマのイオンで衝撃
され非晶質炭素膜中に導入される現象を利用して
いるものである。

導入される金属元素の量は水素とメタンのガス
圧、放電々圧およびグリツドメツシユ電極に印加
する電圧によつて制御する。

陰極電極板上には非晶質炭素膜を付着させるべ
き基体を設置しておく。直流グロー放電による反
応時の圧力は0.1Torrから10Torrとし、膜硬度の
高い条件とすれが良い。

（作用） 通常のメタンと水素の混合ガスを直流グロー放
電させることによつて得られる膜は非晶質で約
20at％以下の水素を含有している。水素は炭素原
子のダングリングボンドの部分に入り、炭素の連
鎖を閉じることによつて、非晶質状態を安定化さ
せている構造とされている。

本発明者等は、この様な非晶質膜の高硬度化を
達成すべく種々の金属元素の添加効果について、
炭素原子のダングリングボンドの一部を水素以外
の金属元素で閉じることを意図し、鋭意研究を進
め、タングステン（Ｗ）が、高硬度化に効果的で
あることを見出した。金属元素の添加による高硬
度化のメカニズムについては不明の点もあるが、
金属と炭素との結合が形成されることによつて膜
硬度が向上すると考えられる。

実施例 硬質非晶質炭素膜の合成には第１図に示すよう
な装置を用いた。直流グロー放電は基板５を設置
していない側の電極２に正または負の数百ボルト
の直流電圧を印加し、接地したスクリーンメツシ
ユ３との間で直流グロープラズマを発生させた。
放電々流密度は１ｍＡ／cm²とした。基体を設置し
た電極６には＋100ボルトから−100ボルトまでの
電圧を印加した。反応ガスはメタン１０を１％〜
５％混合した水素ガス１１を用い、圧力は１トー
ルとし、基板の温度をほぼ室温として１時間反応
させた。スクリーンメツシユは20〜300メツシユ
が適当でこの実施例では80メツシユを用いた。な
お第１図中では真空槽、４はガス導入口、７はヒ
ーター、８は圧力調整器、９はロータリーポンプ
である。

この結果得られた膜は厚み約1μｍで均一な干
渉色を呈していた。膜中のタングステンは螢光Ｘ
線分析法で分析した。タングステンの含有量は
100ppm〜１％の範囲のものについて、膜硬度を
評価した所、ビツカース硬度で8000〜11000Kg／
mm²が得られた。この値は従来の非晶質炭素膜の２
〜３倍以上で極めて高硬度のものが得られた。

（発明の効果） この様に本発明になる硬質非晶質炭素膜は極め
て高硬度で磁気デイスク表面保護の用塗に適する
新しい保護膜として有益である。また含有する金
属元素によつて基体との密着性も制御できるので
各種の基体に対しても応用が可能で実用性は極め
て大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いた装置の概略図。第１図
において １は真空槽、２は電極、３はスクリーンメツシ
ユ、４はガス導入口、５は基板、６は電極、７は
ヒーター、８は圧力調整器、９はロータリーポン
プ、１０はCH₄ガス、１１は水素ガス、１２，１
３はコツクを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水素を含有する非晶質炭素膜に更にタングス
   テン（Ｗ）を原子％で100ppm〜１％含有せしめ
   たことを特徴とする硬質非晶質炭素膜。