JPH0566358B2 - - Google Patents
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- JPH0566358B2 JPH0566358B2 JP59228673A JP22867384A JPH0566358B2 JP H0566358 B2 JPH0566358 B2 JP H0566358B2 JP 59228673 A JP59228673 A JP 59228673A JP 22867384 A JP22867384 A JP 22867384A JP H0566358 B2 JPH0566358 B2 JP H0566358B2
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Landscapes
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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膜の基体に対する密着性
を向上せしめたダイヤモンド被膜部材及びその製
法に関するものである。
を向上せしめたダイヤモンド被膜部材及びその製
法に関するものである。
ダイヤモンドは高価な装置を使用して超高圧・
超高温のもとで合成されるようになつたが、他
方、硬度及び耐摩耗性に優れた切削部材や耐摩耗
部材など更に広範な用途に答えると共に効率的に
ダイヤモンドを合成するためにダイヤモンド膜の
低圧気相合成技術が研究されている。最近の研究
によれば、熱CVD法、プラズマCVD法、イオン
ビーム法等の気相合成技術により良質なダイヤモ
ンド膜が形成できるようになつてきた。
超高温のもとで合成されるようになつたが、他
方、硬度及び耐摩耗性に優れた切削部材や耐摩耗
部材など更に広範な用途に答えると共に効率的に
ダイヤモンドを合成するためにダイヤモンド膜の
低圧気相合成技術が研究されている。最近の研究
によれば、熱CVD法、プラズマCVD法、イオン
ビーム法等の気相合成技術により良質なダイヤモ
ンド膜が形成できるようになつてきた。
しかしながら、このダイヤモンド膜を工具、耐
摩耗部材等の物理的衝撃の大きい部材やヒートシ
ンク用基板等の熱衝撃の大きい部材やヒートサイ
クルの激しい部材に用いると膜の基体に対する密
着性に問題がでる。即ち、ダイヤモンド膜形成用
基体にはSi、Mo、石英、ステンレス、Al2O3、
超硬合金、サーメツト、ZrO2、SiC、Si3N4等々
があるが、これらの基体表面に直接、ダイヤモン
ド膜を形成しようとするこの膜と基体とのそれぞ
れの熱膨張係数に差があるため、気相成長法によ
り基体表面上にダイヤモンド膜を生成するに際し
て基体が加熱されて膜生成後の冷却に伴つて膜に
応力が加わつた状態となる。その結果、斯様なダ
イヤモンド被膜部材を物理的衝撃や熱衝撃の大き
い部材に用いると膜にクラツクが発生したり、膜
自体が剥離するという問題が生じていた。
摩耗部材等の物理的衝撃の大きい部材やヒートシ
ンク用基板等の熱衝撃の大きい部材やヒートサイ
クルの激しい部材に用いると膜の基体に対する密
着性に問題がでる。即ち、ダイヤモンド膜形成用
基体にはSi、Mo、石英、ステンレス、Al2O3、
超硬合金、サーメツト、ZrO2、SiC、Si3N4等々
があるが、これらの基体表面に直接、ダイヤモン
ド膜を形成しようとするこの膜と基体とのそれぞ
れの熱膨張係数に差があるため、気相成長法によ
り基体表面上にダイヤモンド膜を生成するに際し
て基体が加熱されて膜生成後の冷却に伴つて膜に
応力が加わつた状態となる。その結果、斯様なダ
イヤモンド被膜部材を物理的衝撃や熱衝撃の大き
い部材に用いると膜にクラツクが発生したり、膜
自体が剥離するという問題が生じていた。
従つて本発明の目的はダイヤモンド膜の基体に
対する密着性を向上せしめて高品質且つ高信頼性
のダイヤモンド被膜部材を提供することにある。
対する密着性を向上せしめて高品質且つ高信頼性
のダイヤモンド被膜部材を提供することにある。
本発明の他の目的は新規な薄膜形成技術を用い
て効率的に高品質且つ高信頼性ダイヤモンド被膜
部材となるような製法を提供することにある。
て効率的に高品質且つ高信頼性ダイヤモンド被膜
部材となるような製法を提供することにある。
本発明によれば、基体上に基体成分及び炭素成
分を有する中間層を介してダイヤモンド膜を形成
したことを特徴とするダイヤモンド被膜部材が提
供される。
分を有する中間層を介してダイヤモンド膜を形成
したことを特徴とするダイヤモンド被膜部材が提
供される。
更に本発明によれば、内部に基体が設置された
反応室に基体構成元素含有ガスと炭素含有ガスを
導入して気相成長させることにより該基体上に基
体成分及び炭素成分を有する中間層を形成し、次
いで該中間層上にダイヤモンド膜を形成すること
を特徴とするダイヤモンド被膜部材の製法が提供
される。
反応室に基体構成元素含有ガスと炭素含有ガスを
導入して気相成長させることにより該基体上に基
体成分及び炭素成分を有する中間層を形成し、次
いで該中間層上にダイヤモンド膜を形成すること
を特徴とするダイヤモンド被膜部材の製法が提供
される。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明においては、第１図に示す通り、基体１
上にダイヤモンド膜２を形成するに際して基体１
とダイヤモンド膜２の間に後述する製法により中
間層３を介在するものである。即ち、前述した通
り、基体にPVDやCVDなどにより直接、ダイヤ
モンド膜を形成しようとする場合、膜形成中、基
体自身を所定温度にまで高める必要があり、その
ために膜と基体の熱膨張係数の差に起因して膜形
成後冷却を行なうと膜の内部には応力が加わつた
状態となる。これにより物理的衝撃や熱衝撃に弱
いダイヤモンド被膜部材となり、用途範囲を著し
く狭くしている。従つて、基体１とダイヤモンド
膜２の間に中間層３を形成して中間層３の熱膨張
係数を基体１及びダイヤモンド膜２のそれぞれの
熱膨張係数のなかに入るようにすればダイヤモン
ド膜の形成に伴つて発生するダイヤモンド膜２の
内部応力が緩和されることになる。
上にダイヤモンド膜２を形成するに際して基体１
とダイヤモンド膜２の間に後述する製法により中
間層３を介在するものである。即ち、前述した通
り、基体にPVDやCVDなどにより直接、ダイヤ
モンド膜を形成しようとする場合、膜形成中、基
体自身を所定温度にまで高める必要があり、その
ために膜と基体の熱膨張係数の差に起因して膜形
成後冷却を行なうと膜の内部には応力が加わつた
状態となる。これにより物理的衝撃や熱衝撃に弱
いダイヤモンド被膜部材となり、用途範囲を著し
く狭くしている。従つて、基体１とダイヤモンド
膜２の間に中間層３を形成して中間層３の熱膨張
係数を基体１及びダイヤモンド膜２のそれぞれの
熱膨張係数のなかに入るようにすればダイヤモン
ド膜の形成に伴つて発生するダイヤモンド膜２の
内部応力が緩和されることになる。
本発明によれば前記中間層３を形成するため次
に述べるような製法により該層が基体成分及び炭
素成分を有するようにして熱膨張係数を上述した
通りの所定の範囲内にすることが重要である。
に述べるような製法により該層が基体成分及び炭
素成分を有するようにして熱膨張係数を上述した
通りの所定の範囲内にすることが重要である。
本発明の製法によれば、前記中間層を形成する
に際して内部に基体が設置された反応室に基体構
成元素含有ガス及び炭素含有ガスを導入して該反
応室内部にプラズマが発生すると基体上に基体成
分及び炭素成分を有する中間層が形成される。引
き続いて同じプラズマCVD装置を用いてこの中
間層の上にダイヤモンド膜を形成することができ
る。斯様に中間層とダイヤモンド膜を同一のプラ
ズマCVD装置を用いて連続して形成することが
できるが、ダイヤモンド膜を熱CVD法、スパツ
タリング法、イオンプレーテイング法等による他
の成膜装置によつて形成しても何ら差支えない。
に際して内部に基体が設置された反応室に基体構
成元素含有ガス及び炭素含有ガスを導入して該反
応室内部にプラズマが発生すると基体上に基体成
分及び炭素成分を有する中間層が形成される。引
き続いて同じプラズマCVD装置を用いてこの中
間層の上にダイヤモンド膜を形成することができ
る。斯様に中間層とダイヤモンド膜を同一のプラ
ズマCVD装置を用いて連続して形成することが
できるが、ダイヤモンド膜を熱CVD法、スパツ
タリング法、イオンプレーテイング法等による他
の成膜装置によつて形成しても何ら差支えない。
更に本発明に係る中間層の製法については、プ
ラズマCVD法以外に基体材料にも関係するが熱
CVD法を用いることができる。またPVD（物理
的気相法）を用いることもでき、例えばECR（電
子サイクロトロン共鳴）プラズマのイオンビーム
法によつてダイヤモンド状炭素と基体成分から成
る中間層を形成し、次いでECRプラズマCVD法
またはECRイオンビーム法によりダイヤモンド
膜を形成することができる。更に他のPVDとし
てスパツタリング、イオンビーム法、イオンプレ
ーテイング法などによつても中間層を形成するこ
とができ、次いでそれぞれの成膜技術によつて連
続してダイヤモンド膜を形成することができる。
ラズマCVD法以外に基体材料にも関係するが熱
CVD法を用いることができる。またPVD（物理
的気相法）を用いることもでき、例えばECR（電
子サイクロトロン共鳴）プラズマのイオンビーム
法によつてダイヤモンド状炭素と基体成分から成
る中間層を形成し、次いでECRプラズマCVD法
またはECRイオンビーム法によりダイヤモンド
膜を形成することができる。更に他のPVDとし
てスパツタリング、イオンビーム法、イオンプレ
ーテイング法などによつても中間層を形成するこ
とができ、次いでそれぞれの成膜技術によつて連
続してダイヤモンド膜を形成することができる。
本発明に係る中間層はダイヤモンド膜と同じ炭
素成分を含むものであり、更にこの炭素成分が局
部的又は全体としてダイヤモンド状に原子配列し
ていると共に基体材料にもよるが、基体成分がダ
イヤモンド状炭素原子配列に取り込まれるかもし
くは置換して固溶体をつくる。或いは基体成分元
素と化学結合して硬質な炭化物を生成する。通
常、ダイヤモンド膜の熱膨張係数は基体と比べて
小さいことから、この中間層には熱膨張係数の小
さなダイヤモンド状態が局部的又は全体として形
成されても基体成分が固溶したり、炭化物をつく
ることによつて該層の熱膨張係数をダイヤモンド
膜よりも大きくしている。
素成分を含むものであり、更にこの炭素成分が局
部的又は全体としてダイヤモンド状に原子配列し
ていると共に基体材料にもよるが、基体成分がダ
イヤモンド状炭素原子配列に取り込まれるかもし
くは置換して固溶体をつくる。或いは基体成分元
素と化学結合して硬質な炭化物を生成する。通
常、ダイヤモンド膜の熱膨張係数は基体と比べて
小さいことから、この中間層には熱膨張係数の小
さなダイヤモンド状態が局部的又は全体として形
成されても基体成分が固溶したり、炭化物をつく
ることによつて該層の熱膨張係数をダイヤモンド
膜よりも大きくしている。
更に中間層には前述したダイヤモンド状や炭化
物が局部的又は全体として生成しているのに相俟
つて、基体構成元素含有ガスの種類やその構成成
分の含有量とも関連するが、該層の内部には基体
成分が基体と同様な原子配列を局部的又は全体と
して形成している。その結果、中間層の熱膨張係
数はダイヤモンド膜より大きくなつても基体の熱
膨張係数を下回ることになる。
物が局部的又は全体として生成しているのに相俟
つて、基体構成元素含有ガスの種類やその構成成
分の含有量とも関連するが、該層の内部には基体
成分が基体と同様な原子配列を局部的又は全体と
して形成している。その結果、中間層の熱膨張係
数はダイヤモンド膜より大きくなつても基体の熱
膨張係数を下回ることになる。
本発明によれば、中間層の炭素成分含有量が少
なくなると基体成分が基体と同様な原子配列を形
成するようになり、一方、その含有量が大きくな
るとダイヤモンド状や炭化物が生成し易くなる。
本発明者が種々の実験を繰り返し行つた結果、中
間層に炭素成分が容積比で0.01乃至99.99％含有
していると該層の熱膨張係数がダイヤモンド膜と
基体のそれぞれの熱膨張係数のなかに入れること
ができ、これによりダイヤモンド膜の内部に発生
する応力を顕著に低減せしめることができ、ダイ
ヤモンド膜の基体に対する密着性を高めることが
できる。
なくなると基体成分が基体と同様な原子配列を形
成するようになり、一方、その含有量が大きくな
るとダイヤモンド状や炭化物が生成し易くなる。
本発明者が種々の実験を繰り返し行つた結果、中
間層に炭素成分が容積比で0.01乃至99.99％含有
していると該層の熱膨張係数がダイヤモンド膜と
基体のそれぞれの熱膨張係数のなかに入れること
ができ、これによりダイヤモンド膜の内部に発生
する応力を顕著に低減せしめることができ、ダイ
ヤモンド膜の基体に対する密着性を高めることが
できる。
更に、本発明に係る中間層にダイヤモンド状及
び基体状の原子配列を含むことによつて中間層と
基体、中間層とダイヤモンド膜のそれぞれに連続
した界面を形成することができ、中間層の両者に
対する濡れ性が向上し、ダイヤモンド膜の基体に
対する密着性を一段と高めることができる。
び基体状の原子配列を含むことによつて中間層と
基体、中間層とダイヤモンド膜のそれぞれに連続
した界面を形成することができ、中間層の両者に
対する濡れ性が向上し、ダイヤモンド膜の基体に
対する密着性を一段と高めることができる。
更に本発明においては、前記中間層の炭素成分
を基体側に少なくし、ダイヤモンド膜側に多くす
るように該層の成膜過程で基体構成元素含有ガス
及び炭素含有ガスの導入ガス量を加減するとよ
い。これにより、基体とダイヤモンド膜に発生し
た内部応力の差を中間層がその層厚方向に順次連
続して又は段階的に緩和することができ、加えて
中間層の基体及びダイヤモンド膜のそれぞれの濡
れ性が向上し、その結果、ダイヤモンド膜の基体
に対する密着性が更に著しく高められる。
を基体側に少なくし、ダイヤモンド膜側に多くす
るように該層の成膜過程で基体構成元素含有ガス
及び炭素含有ガスの導入ガス量を加減するとよ
い。これにより、基体とダイヤモンド膜に発生し
た内部応力の差を中間層がその層厚方向に順次連
続して又は段階的に緩和することができ、加えて
中間層の基体及びダイヤモンド膜のそれぞれの濡
れ性が向上し、その結果、ダイヤモンド膜の基体
に対する密着性が更に著しく高められる。
本発明に用いられる基体にはSiC、Si3N4、
AlN、BNなどの非酸化物系セラミツク焼結体、
Al2O3、ZrO2、SiO2などの酸化物系セラミツク焼
結体、TiC基、TiN基、TiCN基及び超硬合金な
どのサーメツト（セラミツクと金属の複合材料）、
Mo、ステンレスなどの金属等ほとんどすべての
基体材料を用いることができ、更に焼結体に限ら
れず、厚膜技術や薄膜技術によつて被覆された基
体であつても何ら差支えなく、いずれの材料につ
いても単結晶、多結晶、非晶質のうちどれかに限
定せねばならぬ格別な理由はない。
AlN、BNなどの非酸化物系セラミツク焼結体、
Al2O3、ZrO2、SiO2などの酸化物系セラミツク焼
結体、TiC基、TiN基、TiCN基及び超硬合金な
どのサーメツト（セラミツクと金属の複合材料）、
Mo、ステンレスなどの金属等ほとんどすべての
基体材料を用いることができ、更に焼結体に限ら
れず、厚膜技術や薄膜技術によつて被覆された基
体であつても何ら差支えなく、いずれの材料につ
いても単結晶、多結晶、非晶質のうちどれかに限
定せねばならぬ格別な理由はない。
更に本発明に用いられる基体にSiC、Si3N4、
SiなどSi系材料を用いて第１図に示すように該基
体１上に主としてSiとＣから成る中間層３を介し
てダイヤモンド膜２を形成したダイヤモンド被膜
部材においてはダイヤモンド膜の基体に対する密
着性が他の基体材料を用いるのに比べて優れてお
り、就中、SiC基体又はSi3N4基体を用いると著
しく優れた密着性が得られる。
SiなどSi系材料を用いて第１図に示すように該基
体１上に主としてSiとＣから成る中間層３を介し
てダイヤモンド膜２を形成したダイヤモンド被膜
部材においてはダイヤモンド膜の基体に対する密
着性が他の基体材料を用いるのに比べて優れてお
り、就中、SiC基体又はSi3N4基体を用いると著
しく優れた密着性が得られる。
また本発明に用いられる基体構成元素含有ガス
には基体材料の少なくとも一種の元素を含有して
成るガスであればよく、例えばSiC基体又は
Si3N4基体にはSiH4、Si2H6、Si3H8などがあり、
TiC基サーメツト基体にはTiCl4などが、Mo基体
にはMoCl5などが、Al2O3基体にはAlCl3などが
ある。またステンレス基体や超硬合金基体に対し
てはそれぞれFeやCoをターゲツトとしたスパツ
タリングを行なつて基体構成元素ガスとしても何
ら差支えない。従つて、基体構成元素含有ガスに
はCVD法、スパツタリング法などの薄膜生成技
術で用いられる気相成長用ガスのすべてを使用で
きることは当業者であれば自明であろう。
には基体材料の少なくとも一種の元素を含有して
成るガスであればよく、例えばSiC基体又は
Si3N4基体にはSiH4、Si2H6、Si3H8などがあり、
TiC基サーメツト基体にはTiCl4などが、Mo基体
にはMoCl5などが、Al2O3基体にはAlCl3などが
ある。またステンレス基体や超硬合金基体に対し
てはそれぞれFeやCoをターゲツトとしたスパツ
タリングを行なつて基体構成元素ガスとしても何
ら差支えない。従つて、基体構成元素含有ガスに
はCVD法、スパツタリング法などの薄膜生成技
術で用いられる気相成長用ガスのすべてを使用で
きることは当業者であれば自明であろう。
更にまた本発明に用いられる炭素含有ガスには
CH4、C2H6、C3H8、C2H4などの有機材料に限ら
ず、黒鉛、カーボンブラツクなどの無機材料を用
いてもよく、気相成長用ガスと成り得るならばす
べての炭素源を用いることができる。
CH4、C2H6、C3H8、C2H4などの有機材料に限ら
ず、黒鉛、カーボンブラツクなどの無機材料を用
いてもよく、気相成長用ガスと成り得るならばす
べての炭素源を用いることができる。
本発明によれば、前述した通りの基体成分及び
炭素成分を有する中間層の他に、第３成分を含有
した中間層を形成してもよい。
炭素成分を有する中間層の他に、第３成分を含有
した中間層を形成してもよい。
即ち、例えばダイヤモンド膜の基体に対する密
着性を更に向上させるために第３成分を選択すれ
ばよい。この第３成分を第１図に示す中間層３に
含有させる他に、第２図に示す通り基体１上に第
１中間層３ａと第２中間層３ｂを形成してダイヤ
モンド膜２を形成してもよい。第２図の層構成に
よれば、基体とダイヤモンド膜のそれぞれの熱膨
張係数に大きな差があつたり、両者間の濡れ性が
劣る場合、これらの欠点を改善するため、例えば
第１中間層３ａを基体成分と第３成分、第２中間
層３ｂを第３成分と炭素成分により形成するとよ
い。
着性を更に向上させるために第３成分を選択すれ
ばよい。この第３成分を第１図に示す中間層３に
含有させる他に、第２図に示す通り基体１上に第
１中間層３ａと第２中間層３ｂを形成してダイヤ
モンド膜２を形成してもよい。第２図の層構成に
よれば、基体とダイヤモンド膜のそれぞれの熱膨
張係数に大きな差があつたり、両者間の濡れ性が
劣る場合、これらの欠点を改善するため、例えば
第１中間層３ａを基体成分と第３成分、第２中間
層３ｂを第３成分と炭素成分により形成するとよ
い。
更に、この中間層には第３成分に加えて第４成
分、第５成分……を加えて、第３図及び第４図に
示すように第２中間層３ｂのうえに第３中間層３
ｃ、第４中間層３ｄを形成し、これに伴つて第３
中間層３ｃを第３成分及び第４成分に、第４中間
層３ｄを第４成分及び第５成分により形成すると
よい。
分、第５成分……を加えて、第３図及び第４図に
示すように第２中間層３ｂのうえに第３中間層３
ｃ、第４中間層３ｄを形成し、これに伴つて第３
中間層３ｃを第３成分及び第４成分に、第４中間
層３ｄを第４成分及び第５成分により形成すると
よい。
また上述した複数の中間層を形成するについて
は、先に述べたSi系基体（但し、SiC基体は除
く）を用いる場合、別の意味で重要となつてく
る。即ち、Si元素含有ガスと炭素含有ガスを導入
して気相成長させ、SiCを含有する中間層を形成
するが、このSiC自体はダイヤモンドよりも熱膨
張係数が大きいため、該中間層の熱膨張係数がダ
イヤモンド膜よりも大きくなる場合があり得る。
そのために斯様な中間層とSi系基体の間に後述す
る実施例が示す通り、一種もしくはそれ以上の中
間層を形成する必要がある。
は、先に述べたSi系基体（但し、SiC基体は除
く）を用いる場合、別の意味で重要となつてく
る。即ち、Si元素含有ガスと炭素含有ガスを導入
して気相成長させ、SiCを含有する中間層を形成
するが、このSiC自体はダイヤモンドよりも熱膨
張係数が大きいため、該中間層の熱膨張係数がダ
イヤモンド膜よりも大きくなる場合があり得る。
そのために斯様な中間層とSi系基体の間に後述す
る実施例が示す通り、一種もしくはそれ以上の中
間層を形成する必要がある。
更に本発明によれば、中間層の厚みを0.01μｍ
乃至１mmの範囲内に設定するのが望ましく、この
厚みは基体の材料、中間層の炭素含有量や他成分
含有量、及び層構成とも関連するが、本発明者が
これまでに繰り返し行つた実験によれば前記の範
囲内に設定することにより一段と顕著な密着性が
得られた。
乃至１mmの範囲内に設定するのが望ましく、この
厚みは基体の材料、中間層の炭素含有量や他成分
含有量、及び層構成とも関連するが、本発明者が
これまでに繰り返し行つた実験によれば前記の範
囲内に設定することにより一段と顕著な密着性が
得られた。
更にまた本発明によれば、ダイヤモンド膜の厚
みを中間層の厚み以下に設定するのが望ましい。
即ち、本発明者が種々の実験を繰り返し行つた結
果基体材料、中間層の層構成や組成材料にも関係
するが、ダイヤモンド膜の厚みが中間層の厚みを
越えていると内部に応力が発生し易くなる傾向に
あることを確かめた。
みを中間層の厚み以下に設定するのが望ましい。
即ち、本発明者が種々の実験を繰り返し行つた結
果基体材料、中間層の層構成や組成材料にも関係
するが、ダイヤモンド膜の厚みが中間層の厚みを
越えていると内部に応力が発生し易くなる傾向に
あることを確かめた。
次に本発明の実施例を述べる。
実施例 １
反応室としての石英管の外側に高周波電流用コ
イルを４回巻に形成し、その内部には900℃の温
度に設定してあるSiC基体１を設置した。高周波
プラズマCVD法に基いて該コイルに13.56MHzの
高周波電流を流すと共に石英管内部にH2ガス、
CH4ガス及びSiH4ガスをそれぞれ200c.c.／min、
２c.c.／min及び0.5c.c.／minの流量で導入して全圧
ガスを10Torrに設定し、プラズマを発生させた。
これを３時間続けたところ黒色の中間層３が12μ
ｍの厚みで形成することができた。この中間層を
微小Ｘ線回折により測定したところ、β−SiCが
約60容量％、ダイヤモンドが約40容量％の組成で
あることを確認した。
イルを４回巻に形成し、その内部には900℃の温
度に設定してあるSiC基体１を設置した。高周波
プラズマCVD法に基いて該コイルに13.56MHzの
高周波電流を流すと共に石英管内部にH2ガス、
CH4ガス及びSiH4ガスをそれぞれ200c.c.／min、
２c.c.／min及び0.5c.c.／minの流量で導入して全圧
ガスを10Torrに設定し、プラズマを発生させた。
これを３時間続けたところ黒色の中間層３が12μ
ｍの厚みで形成することができた。この中間層を
微小Ｘ線回折により測定したところ、β−SiCが
約60容量％、ダイヤモンドが約40容量％の組成で
あることを確認した。
次いでH2ガス及びCH4ガスをそれぞれ200c.c.／
min及び２c.c.／minの流量にして全圧ガスを
20Torrに設定し、他の設定条件は何ら変更しな
いでプラズマを発生させた。これを３時間続けた
ところ5μｍのダイヤモンド膜２ができており、
第１図に示すダイヤモンド被膜部材を得た。尚、
このダイヤモンド膜２はＸ線回折及びＸ線励起光
電子分析法のいずれによつてもダイヤモンドが生
成していることを確認した。
min及び２c.c.／minの流量にして全圧ガスを
20Torrに設定し、他の設定条件は何ら変更しな
いでプラズマを発生させた。これを３時間続けた
ところ5μｍのダイヤモンド膜２ができており、
第１図に示すダイヤモンド被膜部材を得た。尚、
このダイヤモンド膜２はＸ線回折及びＸ線励起光
電子分析法のいずれによつてもダイヤモンドが生
成していることを確認した。
かくして得られたダイヤモンド被膜部材につい
て第５図に示すように引掻き硬さの測定を行つ
た。即ち、かかるダイヤモンド被膜部材４の表面
上にダイヤモンド圧子５を50Kgの大きさで荷重を
加え、そのままＡ方向へ横切らせて引掻き疵を作
ろうとしたが全く疵が出来なかつた。
て第５図に示すように引掻き硬さの測定を行つ
た。即ち、かかるダイヤモンド被膜部材４の表面
上にダイヤモンド圧子５を50Kgの大きさで荷重を
加え、そのままＡ方向へ横切らせて引掻き疵を作
ろうとしたが全く疵が出来なかつた。
然るに本実施例において中間層３がなく、SiC
基体１及びダイヤモンド膜２から成る比較例のダ
イヤモンド被膜部材に対して引掻き硬さの測定を
行つたところ、ダイヤモンド圧子の荷重が５Kgに
なると引掻き疵が発生した。
基体１及びダイヤモンド膜２から成る比較例のダ
イヤモンド被膜部材に対して引掻き硬さの測定を
行つたところ、ダイヤモンド圧子の荷重が５Kgに
なると引掻き疵が発生した。
本実施例においてはこの引掻き硬さの測定によ
りダイヤモンド膜の密着性を試験した。比較例に
おいては引掻き疵の周辺のダイヤモンド膜が剥離
していた。
りダイヤモンド膜の密着性を試験した。比較例に
おいては引掻き疵の周辺のダイヤモンド膜が剥離
していた。
実施例 ２
本実施例においてはマイクロ波プラズマCVD
法に基いて、Si3N4基体１上に第２図に示すよう
な第１中間層３ａ及び第２中間層３ｂを介在させ
て成るダイヤモンド被膜部材を製作した。
法に基いて、Si3N4基体１上に第２図に示すよう
な第１中間層３ａ及び第２中間層３ｂを介在させ
て成るダイヤモンド被膜部材を製作した。
即ち、本実施例においては2.45GHzのマイクロ
波を用いて成膜するに当つて、初めにH2ガス、
SiH4ガス及びNH4ガスをそれぞれ100c.c.／min、
10c.c.／min及び25c.c.／minの流量にて導入してプ
ラズマを発生させ、Si3H4基体表面に0.01μｍの厚
みのSi3N4膜を形成しておいた。そしてH2ガス、
SiH4ガス、NH4ガス及びCH4ガスをそれぞれ100
c.c.／min、10c.c.／min、10c.c.／min及び５c.c.／
minの流量にて導入して30分間プラズマ発生さ
せ、前記Si3N4膜上に2μmの厚みでSiC及びSi3N4
から成る第１中間層３ａを形成した。次いでH2
ガス、CH4ガス及びSiH4ガスをそれぞれ100c.c.／
min、２c.c.／min及び１c.c.／minの流量にて導入
して１時間プラズマ発生させ、前記第１中間層３
ａ上に2μｍの厚みでダイヤモンド及びSiCから成
る第２中間層３ｂを形成した。然る後、H2ガス
及びCH4ガスのそれぞれの流量を100c.c.／min及
び0.5c.c.／minに設定して5μｍの厚みのダイヤモ
ンド膜２を形成した。尚、いずれの膜も成膜中基
体温度を900℃に設定した。
波を用いて成膜するに当つて、初めにH2ガス、
SiH4ガス及びNH4ガスをそれぞれ100c.c.／min、
10c.c.／min及び25c.c.／minの流量にて導入してプ
ラズマを発生させ、Si3H4基体表面に0.01μｍの厚
みのSi3N4膜を形成しておいた。そしてH2ガス、
SiH4ガス、NH4ガス及びCH4ガスをそれぞれ100
c.c.／min、10c.c.／min、10c.c.／min及び５c.c.／
minの流量にて導入して30分間プラズマ発生さ
せ、前記Si3N4膜上に2μmの厚みでSiC及びSi3N4
から成る第１中間層３ａを形成した。次いでH2
ガス、CH4ガス及びSiH4ガスをそれぞれ100c.c.／
min、２c.c.／min及び１c.c.／minの流量にて導入
して１時間プラズマ発生させ、前記第１中間層３
ａ上に2μｍの厚みでダイヤモンド及びSiCから成
る第２中間層３ｂを形成した。然る後、H2ガス
及びCH4ガスのそれぞれの流量を100c.c.／min及
び0.5c.c.／minに設定して5μｍの厚みのダイヤモ
ンド膜２を形成した。尚、いずれの膜も成膜中基
体温度を900℃に設定した。
かくして得られたダイヤモンド被膜部材につい
て実施例１で述べた引掻き硬さの測定を行つたと
ころ、ダイヤモンド圧子の荷重を50Kgにしても全
く疵が出来なかつた。
て実施例１で述べた引掻き硬さの測定を行つたと
ころ、ダイヤモンド圧子の荷重を50Kgにしても全
く疵が出来なかつた。
然るに本実施例において前述したSi3N4膜、第
１中間層３ａ及び第２中間層３ｂがなく、Si3N4
基体及びダイヤモンド膜から成る比較例のダイヤ
モンド被膜部材については、ダイヤモンド圧子の
荷重を10Kgにすると引掻き疵が発生した。
１中間層３ａ及び第２中間層３ｂがなく、Si3N4
基体及びダイヤモンド膜から成る比較例のダイヤ
モンド被膜部材については、ダイヤモンド圧子の
荷重を10Kgにすると引掻き疵が発生した。
実施例 ３
本実施例においてはマイクロ波プラズマCVD
法に基いてTiC基サーメツト基体１上に第１図に
示すような中間層３を介在させるものであつて、
この中間層３の層厚方向にダイヤモンド膜２へ向
かつて段階的にダイヤモンド状結晶を多くしたこ
とに特徴がある。
法に基いてTiC基サーメツト基体１上に第１図に
示すような中間層３を介在させるものであつて、
この中間層３の層厚方向にダイヤモンド膜２へ向
かつて段階的にダイヤモンド状結晶を多くしたこ
とに特徴がある。
即ち、本実施例においても2.45GHzのマイクロ
波を用いて形成するが、初めにH2ガス、TiCl4ガ
ス及びC2H4ガスをそれぞれ100c.c.／min、２c.c.／
min及び２c.c.／minの流量で導入してプラズマを
発生させ、TiC基サーメツト基体表面に1μｍの厚
みでTiCとダイヤモンドから成る層を形成した。
次いで15分毎にTiCl4ガス量流を順次1.5c.c.／
min、１c.c.／min、0.5c.c.／minにまで減らし他の
ガス流量はそのままにしながら段階的にダイヤモ
ンド含有比率を大きくした層をそれぞれ2μｍ、
2μｍ、1μｍの厚みで形成して中間層３とした。
然る後、TiCl4ガス流量を零として最上層にダイ
ヤモンド膜を形成した。
波を用いて形成するが、初めにH2ガス、TiCl4ガ
ス及びC2H4ガスをそれぞれ100c.c.／min、２c.c.／
min及び２c.c.／minの流量で導入してプラズマを
発生させ、TiC基サーメツト基体表面に1μｍの厚
みでTiCとダイヤモンドから成る層を形成した。
次いで15分毎にTiCl4ガス量流を順次1.5c.c.／
min、１c.c.／min、0.5c.c.／minにまで減らし他の
ガス流量はそのままにしながら段階的にダイヤモ
ンド含有比率を大きくした層をそれぞれ2μｍ、
2μｍ、1μｍの厚みで形成して中間層３とした。
然る後、TiCl4ガス流量を零として最上層にダイ
ヤモンド膜を形成した。
かくして得られたダイヤモンド被膜部材につい
て実施例１で述べた引掻き硬さの測定を行つたと
ころ、ダイヤモンド圧子の荷重が30Kgまでは何ら
疵が出来なかつた。
て実施例１で述べた引掻き硬さの測定を行つたと
ころ、ダイヤモンド圧子の荷重が30Kgまでは何ら
疵が出来なかつた。
然るに本実施例において前述した中間層がなく
TiC基サーメツト基体及びダイヤモンド膜から成
る比較例のダイヤモンド被膜部材についてはダイ
ヤモンド圧子の荷重を１Kgにするだけで容易に引
掻き疵が発生した。
TiC基サーメツト基体及びダイヤモンド膜から成
る比較例のダイヤモンド被膜部材についてはダイ
ヤモンド圧子の荷重を１Kgにするだけで容易に引
掻き疵が発生した。
実施例 ４
本実施例においては第６図に示すようなスパツ
タリングを付した高周波プラズマCVD法に基い
て第１図に示すような中間層３を介在させるもの
であつてこの装置におけるスパツタリングにより
中間層３の基体成分を漸次減少せしめたことに特
徴がある。
タリングを付した高周波プラズマCVD法に基い
て第１図に示すような中間層３を介在させるもの
であつてこの装置におけるスパツタリングにより
中間層３の基体成分を漸次減少せしめたことに特
徴がある。
即ち、第６図によれば反応室６の内部に超硬合
金基体７及びヒーター８が設置された載置台９、
並びにWCから成るターゲツト１０が設定されて
おり、反応室６の外側には高周波電流用コイル１
１が４回巻にして形成されている。そして高周波
電源１２がスイツチ１３の第１端子１４及び第２
端子１５によりそれぞれコンデンサ１６を介した
ターゲツト１０へ、またコイル１１へ電気的に接
続されている。尚、１７，１８はそれぞれガス導
入口及びガス排出口である。
金基体７及びヒーター８が設置された載置台９、
並びにWCから成るターゲツト１０が設定されて
おり、反応室６の外側には高周波電流用コイル１
１が４回巻にして形成されている。そして高周波
電源１２がスイツチ１３の第１端子１４及び第２
端子１５によりそれぞれコンデンサ１６を介した
ターゲツト１０へ、またコイル１１へ電気的に接
続されている。尚、１７，１８はそれぞれガス導
入口及びガス排出口である。
本装置において、初めにスイツチ１３を第１端
子１４へ導通して高周波電源１２によりWCをタ
ーゲツト１０としてスパツタリングを行うべく、
ガス導入口１７よりH2ガス及びArガスをそれぞ
れ80c.c.／min、20c.c.／minに設定して導入した。
次いでこのスパツタリングによつてWCが超硬合
金基体７上に蒸着し始めるとArガスの流量を10
c.c.／hourの速さで減らすと共にCH4ガスを１
c.c.／hourの速さで増やしながら導入することに
よりWCとダイヤモンドから成る中間層を形成し
た。斯様な中間層においてはWCの蒸着に伴つて
ダイヤモンドの析出量が多くなつているため、か
かる組成勾配のない中間層に比べればダイヤモン
ド膜の基体に対する密着性に大きく寄与すること
は明白である。然る後スイツチ１３を第２端子１
５へ導通して高周波プラズマCVD法に基いて高
周波電源１２よりコイル１１に13.56MHzの高周
波電流を流すと共にガス導入口１７よりH2ガス
及びCH4ガスをそれぞれ100c.c.／min及び２c.c.／
minの流量にて導入すると該中間層上にダイヤモ
ンド膜が形成できた。
子１４へ導通して高周波電源１２によりWCをタ
ーゲツト１０としてスパツタリングを行うべく、
ガス導入口１７よりH2ガス及びArガスをそれぞ
れ80c.c.／min、20c.c.／minに設定して導入した。
次いでこのスパツタリングによつてWCが超硬合
金基体７上に蒸着し始めるとArガスの流量を10
c.c.／hourの速さで減らすと共にCH4ガスを１
c.c.／hourの速さで増やしながら導入することに
よりWCとダイヤモンドから成る中間層を形成し
た。斯様な中間層においてはWCの蒸着に伴つて
ダイヤモンドの析出量が多くなつているため、か
かる組成勾配のない中間層に比べればダイヤモン
ド膜の基体に対する密着性に大きく寄与すること
は明白である。然る後スイツチ１３を第２端子１
５へ導通して高周波プラズマCVD法に基いて高
周波電源１２よりコイル１１に13.56MHzの高周
波電流を流すと共にガス導入口１７よりH2ガス
及びCH4ガスをそれぞれ100c.c.／min及び２c.c.／
minの流量にて導入すると該中間層上にダイヤモ
ンド膜が形成できた。
かくして得られたダイヤモンド被膜部材につい
て実施例１で述べた引掻き硬さの測定を行つたと
ころ、ダイヤモンド圧子の荷重を50Kgにしても何
ら疵が出来なかつた。
て実施例１で述べた引掻き硬さの測定を行つたと
ころ、ダイヤモンド圧子の荷重を50Kgにしても何
ら疵が出来なかつた。
然るに本実施例において前述した中間層がなく
超硬合金基体及びダイヤモンド膜から成る比較例
のダイヤモンド被膜部材についてはダイヤモンド
圧子の荷重を１Kgにするだけで容易に引掻き疵が
発生した。
超硬合金基体及びダイヤモンド膜から成る比較例
のダイヤモンド被膜部材についてはダイヤモンド
圧子の荷重を１Kgにするだけで容易に引掻き疵が
発生した。
実施例 ５
本実施例においてはマイクロ波プラズマCVD
法に基いてSi基体１上に第２図に示すような第１
中間層３ａ及び第２中間層３ｂを介在させて成る
ダイヤモンド被膜部材を製作した。
法に基いてSi基体１上に第２図に示すような第１
中間層３ａ及び第２中間層３ｂを介在させて成る
ダイヤモンド被膜部材を製作した。
即ち、本実施例においては2.45GHzのマイクロ
波を用いて成膜するに当つて、初めにH2ガス及
びSiH4ガスをそれぞれ200c.c.／min及び20c.c.／
minの流量にて導入し、プラズマを発生させ、Si
基体表面にSi膜を形成しておいた。そしてH2ガ
ス、SiH4ガス及びCH4ガスをそれぞれ100c.c.／
min、10c.c.／min及び５c.c.／minの流量にて導入
してプラズマを発生させ、前記Si膜上にSiとSiC
から成る第１中間層３ａを形成した。次いでH2
ガス、SiH4ガス及びCH4ガスをそれぞれ100c.c.／
min、２c.c.／min及び３c.c.／minの流量にて導入
してプラズマを発生させ、ダイヤモンド及びSiC
から成る第２中間層３ｂを形成した。然る後、
H2ガス及びCH4ガスのそれぞれの流量を100c.c.／
min及び0.5c.c.／minに設定してダイヤモンド膜２
を形成した。
波を用いて成膜するに当つて、初めにH2ガス及
びSiH4ガスをそれぞれ200c.c.／min及び20c.c.／
minの流量にて導入し、プラズマを発生させ、Si
基体表面にSi膜を形成しておいた。そしてH2ガ
ス、SiH4ガス及びCH4ガスをそれぞれ100c.c.／
min、10c.c.／min及び５c.c.／minの流量にて導入
してプラズマを発生させ、前記Si膜上にSiとSiC
から成る第１中間層３ａを形成した。次いでH2
ガス、SiH4ガス及びCH4ガスをそれぞれ100c.c.／
min、２c.c.／min及び３c.c.／minの流量にて導入
してプラズマを発生させ、ダイヤモンド及びSiC
から成る第２中間層３ｂを形成した。然る後、
H2ガス及びCH4ガスのそれぞれの流量を100c.c.／
min及び0.5c.c.／minに設定してダイヤモンド膜２
を形成した。
かくして得られたダイヤモンド被膜部材につい
て実施例１で述べた引掻き硬さの測定を行つたと
ころ、ダイヤモンド圧子の荷重を50Kgにしても全
く疵が出来なかつた。
て実施例１で述べた引掻き硬さの測定を行つたと
ころ、ダイヤモンド圧子の荷重を50Kgにしても全
く疵が出来なかつた。
然るに本実施例において前述したSi膜、第１中
間層３ａ及び第２中間層３ｂがなく、Si基体及び
ダイヤモンド膜から成る比較例のダイヤモンド被
膜部材については、ダイヤモンド圧子の荷重を10
Kgにすると引掻き疵が発生した。
間層３ａ及び第２中間層３ｂがなく、Si基体及び
ダイヤモンド膜から成る比較例のダイヤモンド被
膜部材については、ダイヤモンド圧子の荷重を10
Kgにすると引掻き疵が発生した。
実施例 ６
本実施例においてはマイクロ波プラズマCVD
法に基いてMo基体１上に第１図に示すような中
間層３を介在させるものであつて、この中間層３
の層厚方向にダイヤモンド膜２へ向かつて段階的
にダイヤモンド状結晶を多くするようにしたこと
に特徴がある。
法に基いてMo基体１上に第１図に示すような中
間層３を介在させるものであつて、この中間層３
の層厚方向にダイヤモンド膜２へ向かつて段階的
にダイヤモンド状結晶を多くするようにしたこと
に特徴がある。
即ち、本実施例においては2.45GHzのマイクロ
波を用いて形成するに当つて、初めにH2ガス、
MoCl5ガス及びCH4ガスをそれぞれ250c.c.／min、
10c.c.／min及び１c.c.／minの流量で導入してプラ
ズマを発生させ、次いで10分毎にMoCl5ガスを
1.5c.c.／minずつ減少させると共にCH4ガスを約
0.15c.c.／minずつ増加して最終的に１時間後
MoCl5ガス及びCH4ガスのそれぞれの流量を１
c.c.／min及び２c.c.／minにして中間層を形成し
た。然る後、H2ガス及びCH4ガスのそれぞれの
流量を100c.c.／min及び２c.c.／minに設定してダ
イヤモンド膜を形成した。
波を用いて形成するに当つて、初めにH2ガス、
MoCl5ガス及びCH4ガスをそれぞれ250c.c.／min、
10c.c.／min及び１c.c.／minの流量で導入してプラ
ズマを発生させ、次いで10分毎にMoCl5ガスを
1.5c.c.／minずつ減少させると共にCH4ガスを約
0.15c.c.／minずつ増加して最終的に１時間後
MoCl5ガス及びCH4ガスのそれぞれの流量を１
c.c.／min及び２c.c.／minにして中間層を形成し
た。然る後、H2ガス及びCH4ガスのそれぞれの
流量を100c.c.／min及び２c.c.／minに設定してダ
イヤモンド膜を形成した。
かくして得られたダイヤモンド被膜部材におい
ては、その中間層にダイヤモンドとMoCx相が存
在していた。そしてこれを実施例１で述べた引掻
き硬さの測定を行つたところ、ダイヤモンド圧子
の荷重が20Kgまでは何ら疵が出来なかつた。
ては、その中間層にダイヤモンドとMoCx相が存
在していた。そしてこれを実施例１で述べた引掻
き硬さの測定を行つたところ、ダイヤモンド圧子
の荷重が20Kgまでは何ら疵が出来なかつた。
然るに本実施例において前述した中間層がなく
Mo基体及びダイヤモンド膜から成る比較例のダ
イヤモンド被膜部材についてはダイヤモンド圧子
の荷重を１Kgにするだけで容易に引掻き疵が発生
した。
Mo基体及びダイヤモンド膜から成る比較例のダ
イヤモンド被膜部材についてはダイヤモンド圧子
の荷重を１Kgにするだけで容易に引掻き疵が発生
した。
実施例 ７
本実施例においてはステンレスを基体とするも
のであつて実施例４で述べたスパツタリングを付
した高周波プラズマCVD法に基いて第１図に示
すような中間層３を介在させるものであつて、か
かるスパツタリングにより中間層３の基体成分を
漸次減少せしめたことに特徴がある。
のであつて実施例４で述べたスパツタリングを付
した高周波プラズマCVD法に基いて第１図に示
すような中間層３を介在させるものであつて、か
かるスパツタリングにより中間層３の基体成分を
漸次減少せしめたことに特徴がある。
即ち、実施例４において基体７をステンレスと
し、且つターゲツト１０をFeに置換した。そし
て実施例４と同じ操作方法を行いながらガス導入
口１７よりH2ガス及びArガスをそれぞれ80c.c.／
min、20c.c.／minにして導入しスパツタリングを
行つた。次いでこのスパツタリングによつてFe
がステンレス基体７上に蒸着し初めるとArガス
の流量を10c.c.／hourの速さで減らすと共にCH4
ガスを１c.c.／hourの速さで増やしながら導入す
ることによりFe、FeCx及びダイヤモンドから成
る中間層を形成した。斯様な中間層においては
Feの蒸着に伴つてダイヤモンドの析出量が多く
なつているため、かかる組成勾配のない中間層に
比べればダイヤモンド膜の基体に対する密着性に
大きく寄与することは明白である。然る後スイツ
チ１３を第２端子１５へ導通して高周波プラズマ
CVD法に基いて高周波電源１２よりコイル１１
に13.56MHzの高周波電流を流すと共にガス導入
口１７よりH2ガス及びCH4ガスをそれぞれ100
c.c.／min及び２c.c.／minの流量にて導入すると該
中間層上にダイヤモンド膜が形成できた。
し、且つターゲツト１０をFeに置換した。そし
て実施例４と同じ操作方法を行いながらガス導入
口１７よりH2ガス及びArガスをそれぞれ80c.c.／
min、20c.c.／minにして導入しスパツタリングを
行つた。次いでこのスパツタリングによつてFe
がステンレス基体７上に蒸着し初めるとArガス
の流量を10c.c.／hourの速さで減らすと共にCH4
ガスを１c.c.／hourの速さで増やしながら導入す
ることによりFe、FeCx及びダイヤモンドから成
る中間層を形成した。斯様な中間層においては
Feの蒸着に伴つてダイヤモンドの析出量が多く
なつているため、かかる組成勾配のない中間層に
比べればダイヤモンド膜の基体に対する密着性に
大きく寄与することは明白である。然る後スイツ
チ１３を第２端子１５へ導通して高周波プラズマ
CVD法に基いて高周波電源１２よりコイル１１
に13.56MHzの高周波電流を流すと共にガス導入
口１７よりH2ガス及びCH4ガスをそれぞれ100
c.c.／min及び２c.c.／minの流量にて導入すると該
中間層上にダイヤモンド膜が形成できた。
かくして得られたダイヤモンド被膜部材につい
て実施例１で述べた引掻き硬さの測定を行つたと
ころ、ダイヤモンド圧子の荷重が20Kgまでは何ら
疵が出来なかつた。
て実施例１で述べた引掻き硬さの測定を行つたと
ころ、ダイヤモンド圧子の荷重が20Kgまでは何ら
疵が出来なかつた。
然るに本実施例において前述した中間層がなく
ステンレス基体及びダイヤモンド膜から成る比較
例のダイヤモンド被膜部材についてはダイヤモン
ド圧子の荷重を１Kgにするだけで容易に引掻き疵
が発生した。
ステンレス基体及びダイヤモンド膜から成る比較
例のダイヤモンド被膜部材についてはダイヤモン
ド圧子の荷重を１Kgにするだけで容易に引掻き疵
が発生した。
実施例 ８
本実施例においてはマイクロ波プラズマCVD
法に基いて石英基体１上に第４図に示すような第
１中間層３ａ、第２中間層３ｂ、第３中間層３ｃ
及び第４中間層３ｄを介在させて成るダイヤモン
ド被膜部材を製作した。
法に基いて石英基体１上に第４図に示すような第
１中間層３ａ、第２中間層３ｂ、第３中間層３ｃ
及び第４中間層３ｄを介在させて成るダイヤモン
ド被膜部材を製作した。
即ち、本実施例においては2.45GHzのマイクロ
波を用いて成膜するに当つて、初めにSiH4ガス、
O2ガス及びArガスをそれぞれ10c.c.／min、３
c.c.／min及び80c.c.／minの流量にて導入してプラ
ズマを発生させ、続けてO2ガスを１c.c.／minに減
らして石英基体１上にSiO2とSiから成つて２段
階の組成から成る第１中間層３ａを形成した。次
いでO2ガスの導入を止めてSiH4ガス及びH2ガス
をそれぞれ５c.c.／min及び100c.c.／minの流量に
導入してプラズマを発生させ、Siから成る第２中
間層３ｂを形成し、更にこれよりCH4ガスを漸次
増やしてSiとSiCから成る第３中間層３ｃを、続
けて１時間後にSiH4ガス及びCH4ガスの流量を
それぞれ５c.c.／min及び７c.c.／min及になるまで
増やして層形成に伴つてダイヤモンドの析出量を
多くしてダイヤモンドSiCから成る第４中間層３
ｄ形成した。然る後、SiH4ガスの導入を止めて
H2ガス及びCH4ガスのそれぞれ100c.c.／min及び
１c.c.／minの流量にて導入しプラズマを発生させ
るとダイヤモンド膜２が形成した。
波を用いて成膜するに当つて、初めにSiH4ガス、
O2ガス及びArガスをそれぞれ10c.c.／min、３
c.c.／min及び80c.c.／minの流量にて導入してプラ
ズマを発生させ、続けてO2ガスを１c.c.／minに減
らして石英基体１上にSiO2とSiから成つて２段
階の組成から成る第１中間層３ａを形成した。次
いでO2ガスの導入を止めてSiH4ガス及びH2ガス
をそれぞれ５c.c.／min及び100c.c.／minの流量に
導入してプラズマを発生させ、Siから成る第２中
間層３ｂを形成し、更にこれよりCH4ガスを漸次
増やしてSiとSiCから成る第３中間層３ｃを、続
けて１時間後にSiH4ガス及びCH4ガスの流量を
それぞれ５c.c.／min及び７c.c.／min及になるまで
増やして層形成に伴つてダイヤモンドの析出量を
多くしてダイヤモンドSiCから成る第４中間層３
ｄ形成した。然る後、SiH4ガスの導入を止めて
H2ガス及びCH4ガスのそれぞれ100c.c.／min及び
１c.c.／minの流量にて導入しプラズマを発生させ
るとダイヤモンド膜２が形成した。
かくして得られたダイヤモンド被膜部材につい
て実施例１で述べた引掻き硬さの測定を行つたと
ころ、ダイヤモンド圧子の荷重を50Kgにしても全
く疵が出来なかつた。
て実施例１で述べた引掻き硬さの測定を行つたと
ころ、ダイヤモンド圧子の荷重を50Kgにしても全
く疵が出来なかつた。
然るに本実施例において前述した第１、第２、
第３、第４中間層３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄがな
く、石英基体及びダイヤモンド膜から成る比較例
のダイヤモンド被膜部材については、ダイヤモン
ド圧子の荷重を５Kgにすると引掻き疵が発生し
た。
第３、第４中間層３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄがな
く、石英基体及びダイヤモンド膜から成る比較例
のダイヤモンド被膜部材については、ダイヤモン
ド圧子の荷重を５Kgにすると引掻き疵が発生し
た。
実施例 ９
本実施例においては高周波プラズマCVD法に
基いてAl2O3基体１（Al2O3焼結体もしくはサフ
アイアを使用した）上に第２図に示すような第１
中間層３ａ及び第２中間層３ｂを介在させて成る
ダイヤモンド被膜部材を製作した。
基いてAl2O3基体１（Al2O3焼結体もしくはサフ
アイアを使用した）上に第２図に示すような第１
中間層３ａ及び第２中間層３ｂを介在させて成る
ダイヤモンド被膜部材を製作した。
即ち、本実施例においては実施例１と同様に
13.56MHzを用いて成膜するに当つて、初めに
AlCl3ガス、O2ガス、H2ガス及びCH4ガスをそれ
ぞれ10c.c.／min、５c.c.／min、100c.c.／min及び１
c.c.／minの流量にて導入してプラズマを発生さ
せ、Al2O3基体表面にAl2O3とAlCxから成る第１
中間層３ａを形成した。次いでO2ガスを徐々に
減らすと共にCH4ガスを徐々に増やしながら、
AlCl3ガスを徐々に減らしてAlCl3ガス、O2ガス
及びCH4ガスのそれぞれの流量を３c.c.／min、２
c.c.／min及び２c.c.／minとしてAl2O3、AlCx及び
ダイヤモンドから成る第２中間層３ｂを形成し
た。然る後H2ガス及びCH4ガスをそれぞれ100
c.c.／min及び２c.c.／minの流量にて導入するとダ
イヤモンド膜が形成できた。
13.56MHzを用いて成膜するに当つて、初めに
AlCl3ガス、O2ガス、H2ガス及びCH4ガスをそれ
ぞれ10c.c.／min、５c.c.／min、100c.c.／min及び１
c.c.／minの流量にて導入してプラズマを発生さ
せ、Al2O3基体表面にAl2O3とAlCxから成る第１
中間層３ａを形成した。次いでO2ガスを徐々に
減らすと共にCH4ガスを徐々に増やしながら、
AlCl3ガスを徐々に減らしてAlCl3ガス、O2ガス
及びCH4ガスのそれぞれの流量を３c.c.／min、２
c.c.／min及び２c.c.／minとしてAl2O3、AlCx及び
ダイヤモンドから成る第２中間層３ｂを形成し
た。然る後H2ガス及びCH4ガスをそれぞれ100
c.c.／min及び２c.c.／minの流量にて導入するとダ
イヤモンド膜が形成できた。
かくして得られたダイヤモンド被膜部材につい
て実施例１で述べた引掻き硬さの測定を行つたと
ころ、ダイヤモンド圧子の荷重が30Kgまでは何ら
疵が出来なかつた。
て実施例１で述べた引掻き硬さの測定を行つたと
ころ、ダイヤモンド圧子の荷重が30Kgまでは何ら
疵が出来なかつた。
然るに本実施例において前述した中間層がなく
Al2O3基体及びダイヤモンド膜から成る比較例の
ダイヤモンド被膜部材についてはダイヤモンド圧
子の荷重を１Kgにするだけで容易に引掻き疵が発
生した。
Al2O3基体及びダイヤモンド膜から成る比較例の
ダイヤモンド被膜部材についてはダイヤモンド圧
子の荷重を１Kgにするだけで容易に引掻き疵が発
生した。
実施例 10
本実施例においては実施例７と同じようにスパ
ツタリングを付した高周波プラズマCVD法に基
いてステンレス基体上に第１図に示すような中間
層３を介在させるものであるが、実施例７との相
違点はターゲツトにFe74％、Ni18％、Cr8％から
成る合金を用いることにある。即ち、ステンレス
基体の材料はFe以外にNi、Crなども構成元素と
しているため、中間層３にNi、Crも含有せしめ
て密着性の更に一層の向上を狙うものである。他
の製作条件を実施例７と同じにしてFe、Ni、Cr、
FeCx及びダイヤモンドから成る中間層を形成し、
続けてダイヤモンド膜を形成した。
ツタリングを付した高周波プラズマCVD法に基
いてステンレス基体上に第１図に示すような中間
層３を介在させるものであるが、実施例７との相
違点はターゲツトにFe74％、Ni18％、Cr8％から
成る合金を用いることにある。即ち、ステンレス
基体の材料はFe以外にNi、Crなども構成元素と
しているため、中間層３にNi、Crも含有せしめ
て密着性の更に一層の向上を狙うものである。他
の製作条件を実施例７と同じにしてFe、Ni、Cr、
FeCx及びダイヤモンドから成る中間層を形成し、
続けてダイヤモンド膜を形成した。
かくして得られたダイヤモンド被膜部材につい
て引掻き硬さの測定を行つたところ、25Kgまでは
何ら疵が出来なかつた。
て引掻き硬さの測定を行つたところ、25Kgまでは
何ら疵が出来なかつた。
上述した実施例から明らかな通り、本発明によ
ればダイヤモンド膜の基体に対する密着生が顕著
に向上し、長寿命且つ高信頼生のダイヤモンド被
膜部材となつた。これによつて切削工具、耐摩耗
部材、耐熱応力部材、耐熱衝撃部材など過酷な条
件下の使用に耐える種々の広範な用途にも提供す
ることができる。
ればダイヤモンド膜の基体に対する密着生が顕著
に向上し、長寿命且つ高信頼生のダイヤモンド被
膜部材となつた。これによつて切削工具、耐摩耗
部材、耐熱応力部材、耐熱衝撃部材など過酷な条
件下の使用に耐える種々の広範な用途にも提供す
ることができる。
第１図乃至第４図は本発明に係るダイヤモンド
被膜部材の層構成を示す拡大断面図、第５図はダ
イヤモンド被膜部材の引掻き硬さを測定するため
の試験方法を示す概略図、第６図は平行平板型プ
ラズマCVD装置を示す概略図である。 １……基体、２……ダイヤモンド膜、３……中
間層、３ａ……第１中間層、３ｂ……第２中間
層、３ｃ……第３中間層、３ｄ……第４中間層。
被膜部材の層構成を示す拡大断面図、第５図はダ
イヤモンド被膜部材の引掻き硬さを測定するため
の試験方法を示す概略図、第６図は平行平板型プ
ラズマCVD装置を示す概略図である。 １……基体、２……ダイヤモンド膜、３……中
間層、３ａ……第１中間層、３ｂ……第２中間
層、３ｃ……第３中間層、３ｄ……第４中間層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基体上に基体成分及び炭素成分を有する中間
層を介してダイヤモンド膜を形成したことを特徴
とするダイヤモンド被膜部材。 ２ 内部に基体が設置された反応室に基体構成元
素含有ガスと炭素含有ガスを導入して気相成長さ
せることにより該基体上に基体成分及び炭素成分
を有する中間層を形成し、次いで該中間層上にダ
イヤモンド膜を形成することを特徴とするダイヤ
モンド被膜部材の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22867384A JPS61106494A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | ダイヤモンド被膜部材及びその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22867384A JPS61106494A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | ダイヤモンド被膜部材及びその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61106494A JPS61106494A (ja) | 1986-05-24 |
| JPH0566358B2 true JPH0566358B2 (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=16880017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22867384A Granted JPS61106494A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | ダイヤモンド被膜部材及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61106494A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS62133068A (ja) * | 1985-12-03 | 1987-06-16 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | ダイヤモンド被覆部材 |
| US5225275A (en) * | 1986-07-11 | 1993-07-06 | Kyocera Corporation | Method of producing diamond films |
| JPS63102801A (ja) * | 1986-10-21 | 1988-05-07 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | ダイヤモンド工具部材 |
| ZA877921B (en) * | 1986-12-22 | 1988-04-21 | General Electric Company | Condensate diamond |
| DE3706340A1 (de) * | 1987-02-27 | 1988-09-08 | Winter & Sohn Ernst | Verfahren zum auftragen einer verschleissschutzschicht und danach hergestelltes erzeugnis |
| US6083570A (en) * | 1987-03-31 | 2000-07-04 | Lemelson; Jerome H. | Synthetic diamond coatings with intermediate amorphous metal bonding layers and methods of applying such coatings |
| JP2628595B2 (ja) * | 1987-04-18 | 1997-07-09 | 住友電気工業株式会社 | 硬質ダイヤモンド状カーボン膜を密着良く形成する方法 |
| JP2603257B2 (ja) * | 1987-06-05 | 1997-04-23 | 株式会社神戸製鋼所 | ダイヤモンド多層薄膜 |
| DE3867621D1 (de) * | 1987-08-24 | 1992-02-20 | Gen Electric | Abnutzungsbestaendiger plastartikel und verfahren zu seiner herstellung. |
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| JP2623611B2 (ja) * | 1987-11-17 | 1997-06-25 | 株式会社ニコン | 硬質炭素膜被覆を施した金属基体 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61106494A (ja) | 1986-05-24 |
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