JPS5993869A - ダイヤモンドを含有する硬質層被覆構造物 - Google Patents
ダイヤモンドを含有する硬質層被覆構造物Info
- Publication number
- JPS5993869A JPS5993869A JP20200682A JP20200682A JPS5993869A JP S5993869 A JPS5993869 A JP S5993869A JP 20200682 A JP20200682 A JP 20200682A JP 20200682 A JP20200682 A JP 20200682A JP S5993869 A JPS5993869 A JP S5993869A
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- Japan
- Prior art keywords
- diamond
- phase
- base material
- hard
- coating
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
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】
イ）発明の目的
本発明はダイヤモンド又はダイヤモンド状炭素相と金属
または硬質無機化合物の混合体（一般にはサーメフトと
呼ばれ、超硬合金も広義には含まれる）との混合相から
成る超硬質の耐摩耗性に優れしかも基材との密着性の良
い被覆を提供するものである。
または硬質無機化合物の混合体（一般にはサーメフトと
呼ばれ、超硬合金も広義には含まれる）との混合相から
成る超硬質の耐摩耗性に優れしかも基材との密着性の良
い被覆を提供するものである。
口） 技術の背景
ダイヤモンド又は擬似ダイヤモンドの気相合成は数十年
に亘り各国で研究されている。
に亘り各国で研究されている。
近年になり、研究が進みスローアウエイテンフヤφ５０
期の程度の大きさの８１ウエハーの表面にも気相蒸着出
来る様になって来ている。
期の程度の大きさの８１ウエハーの表面にも気相蒸着出
来る様になって来ている。
この様なダイヤモンドもしくはダイヤモンド状薄膜は天
然ダイヤモンドや人工ダイヤモンドと同様の物性を有す
るため、半導体素子として、また金属部品の絶縁膜とし
て、更にけ太陽電池やレーザ発振ダイオードのパンシベ
ーション膜として有望視されている。
然ダイヤモンドや人工ダイヤモンドと同様の物性を有す
るため、半導体素子として、また金属部品の絶縁膜とし
て、更にけ太陽電池やレーザ発振ダイオードのパンシベ
ーション膜として有望視されている。
−万、切削用途や耐摩用途の工具の表面や１ｉｉ７ｊ質
摺動部品の表面に、上記の膜を形成させる事により耐摩
耗性を改善する試みも成されているが、金属や無機化合
物で構成される上記製品母材の表面に、密着性良く、シ
かも厚い被覆を設ける事が難かしい為、成功例は全く認
められないのが現状である。例えば単に気相蒸着するだ
けでは、機械的にＳｉＣの砥粒などで摺ると容易に剥離
するし、２〜５μｍ以上の厚みになると膜内の応力で破
壊しスゲ−リングを生じ結局剥離してしまう。
摺動部品の表面に、上記の膜を形成させる事により耐摩
耗性を改善する試みも成されているが、金属や無機化合
物で構成される上記製品母材の表面に、密着性良く、シ
かも厚い被覆を設ける事が難かしい為、成功例は全く認
められないのが現状である。例えば単に気相蒸着するだ
けでは、機械的にＳｉＣの砥粒などで摺ると容易に剥離
するし、２〜５μｍ以上の厚みになると膜内の応力で破
壊しスゲ−リングを生じ結局剥離してしまう。
ハ） 発明の開示
本発明は、耐摩用途を対象として、超硬質膜を基材表面
へ気相蒸着するに際し、ダイヤモンド又は擬似ダイヤモ
ンドを含有する超硬質膜を密着性良く基材に被覆した部
品を提供することを目的とするものである。
へ気相蒸着するに際し、ダイヤモンド又は擬似ダイヤモ
ンドを含有する超硬質膜を密着性良く基材に被覆した部
品を提供することを目的とするものである。
本発明に於てはまず基材（又は母材）として、元々、そ
れ単独でも耐摩部品として使用される金属や金属と硬質
無機金属化合物の分散相から成る混合体を用いる。その
理由は基材に成る程度以上の剛性又は硬度が無けれれそ
の上に被覆する超硬質膜が外部からの荷重が加えられた
場合に基材の変形に追随出来ず破壊する現象が著しくな
る為である。該金属としてはＣｏ、Ｎｉ等が挙げられる
。
れ単独でも耐摩部品として使用される金属や金属と硬質
無機金属化合物の分散相から成る混合体を用いる。その
理由は基材に成る程度以上の剛性又は硬度が無けれれそ
の上に被覆する超硬質膜が外部からの荷重が加えられた
場合に基材の変形に追随出来ず破壊する現象が著しくな
る為である。該金属としてはＣｏ、Ｎｉ等が挙げられる
。
硬質無機金属化合物としては１１／ａ ｓ Ｖ ａ ｓ
Ｖｌａ族の元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸窒
化物、硼化物及びこれらの固溶体であり、その具体例と
してはＴｔｃ、 Ｔａｇ、 ｌＪｏ、Ｃ，ＷＣ。
Ｖｌａ族の元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸窒
化物、硼化物及びこれらの固溶体であり、その具体例と
してはＴｔｃ、 Ｔａｇ、 ｌＪｏ、Ｃ，ＷＣ。
ＴｌＮ 、 ＴａＮ５ＴｉＣＮ 、 ＴｉＢ２、Ｔｉｅ
、 、 ＴｉＢＮ等が挙げられる。
、 、 ＴｉＢＮ等が挙げられる。
更に本発明では、母料上へ被覆を行う超硬質膜が単−相
から成るのでなくダイヤモンド又はダイヤモンド状（擬
似ダイヤモンド）相が膜全体の５０体積−以上９５に＠
Ｚ以下を占め、残部（基体金属）が鉄系金属又は無機硬
質金属化合物（所謂、広義の意味でのサーメット）から
成る事が特徴である。ダイヤモンド状相は炭化水素のプ
ラズマ中での分解物を蒸着することにより得られ、その
性質はダイヤモンドと酷似している。
から成るのでなくダイヤモンド又はダイヤモンド状（擬
似ダイヤモンド）相が膜全体の５０体積−以上９５に＠
Ｚ以下を占め、残部（基体金属）が鉄系金属又は無機硬
質金属化合物（所謂、広義の意味でのサーメット）から
成る事が特徴である。ダイヤモンド状相は炭化水素のプ
ラズマ中での分解物を蒸着することにより得られ、その
性質はダイヤモンドと酷似している。
上記無機硬質金属化合物は、実施例に示す様な■、■、
■族金属のＢ％Ｃ，Ｎ、Ｑとの化合物が望ましいがこれ
以外のＳｉＣ，Ｓｉ、Ｎ、等でも良い。
■族金属のＢ％Ｃ，Ｎ、Ｑとの化合物が望ましいがこれ
以外のＳｉＣ，Ｓｉ、Ｎ、等でも良い。
ダイヤモンド相（擬似ダイヤモンド相を含む）が膜全体
の５０体積−より少なければそれと共存する他の相のみ
から成る＠に比べて飛躍的な耐摩耗性（或いは硬さ）の
向上が見られず、逆に９５体積チより多くなると、他相
の木槽古有比率が５１１より少なくなりその結果、膜の
内部歪が増大し膜がスｙ−ルし易くなると共に、膜と母
材との密着性も低下してしまう。
の５０体積−より少なければそれと共存する他の相のみ
から成る＠に比べて飛躍的な耐摩耗性（或いは硬さ）の
向上が見られず、逆に９５体積チより多くなると、他相
の木槽古有比率が５１１より少なくなりその結果、膜の
内部歪が増大し膜がスｙ−ルし易くなると共に、膜と母
材との密着性も低下してしまう。
最後に膜の強靭性と基板に対する密着性を一段と改善し
、更に膜内に発生する内部応力を抑える為には、原料ガ
スの濃度（反応条件下での過飽和度）、反応温度、蒸着
法（ＣＶＤ。
、更に膜内に発生する内部応力を抑える為には、原料ガ
スの濃度（反応条件下での過飽和度）、反応温度、蒸着
法（ＣＶＤ。
ＰＶＤ ）によりダイヤモンド相の形状を適宜変えるこ
と、例えばダイヤモンド相を１０μｍ以下の径の粒状と
するか、或いはダイヤモンド相を柱状に（母材表面に対
し垂直に）母材から成長させ、しかもその断面積を１×
１０−４ｍ２以下とする事がより好ましい事が実験の結
果、判明した。
と、例えばダイヤモンド相を１０μｍ以下の径の粒状と
するか、或いはダイヤモンド相を柱状に（母材表面に対
し垂直に）母材から成長させ、しかもその断面積を１×
１０−４ｍ２以下とする事がより好ましい事が実験の結
果、判明した。
以下実施例により本発明の詳細な説明する。
実施例１
ダイス鋼上にイオンビームデボジョン法によってＴｉＣ
被覆を行なった。尚この時ＴｉＣ被覆と同時に、同じく
イオンビームデポジション法により間歇的にダイヤモン
ドを構成させながらダイヤモンド含有型７１０層を基材
上に密着性良く生成せしめた。
被覆を行なった。尚この時ＴｉＣ被覆と同時に、同じく
イオンビームデポジション法により間歇的にダイヤモン
ドを構成させながらダイヤモンド含有型７１０層を基材
上に密着性良く生成せしめた。
本発明品を、ダイヤモンドの間歇イオンビームデボジョ
ン法ンさない単なるＴｉＣ被覆材と耐摩耗性の比較を行
なった。比較法としては５００℃において外径１０藺φ
のステンレス丸棒をこすり合わせる方法を採用し念。こ
すり合わせる条件としては、圧カニ１０に９／端２、速
度＝２．５ｍ／５ｅｃ（往復運動）、時間２４時間を採
用した。この結果、本発明品が００６脳の摩耗深さであ
ったのに対し比較品は０．２８ ｍの摩耗深さであった
。
ン法ンさない単なるＴｉＣ被覆材と耐摩耗性の比較を行
なった。比較法としては５００℃において外径１０藺φ
のステンレス丸棒をこすり合わせる方法を採用し念。こ
すり合わせる条件としては、圧カニ１０に９／端２、速
度＝２．５ｍ／５ｅｃ（往復運動）、時間２４時間を採
用した。この結果、本発明品が００６脳の摩耗深さであ
ったのに対し比較品は０．２８ ｍの摩耗深さであった
。
尚、試験終了後本発明について走査電子顕微鏡（ＳＥ）
ＪＪ及びＸ線回析により被覆相を詳細に解析したところ
、被覆相には、ＴｉＣに混じって２〜５μｍのダイヤモ
ンド粒子が体積率にて４５チ稈度混入していることが判
明した。
ＪＪ及びＸ線回析により被覆相を詳細に解析したところ
、被覆相には、ＴｉＣに混じって２〜５μｍのダイヤモ
ンド粒子が体積率にて４５チ稈度混入していることが判
明した。
実施例２
超硬合金上に公知手法であるＰ−ＣＶＤ（プラズ？ＣＶ
ＤＪ法により： ７００℃、５ ｈｒのＳｉＣ被覆を行
ない２．５μｍのＳｉＣ層を生成させた。尚、同じ＜
Ｐ−ＣＶＤ法により、同様の条件下で母材である超硬合
金上にＳｉＣを蒸着しつつダイヤモンドをもＰ−ＣＶＤ
法にて母材上に同時蒸着せしめ５ｉＣ−ダイヤモンド複
合体を母材上に生成せしめた。
ＤＪ法により： ７００℃、５ ｈｒのＳｉＣ被覆を行
ない２．５μｍのＳｉＣ層を生成させた。尚、同じ＜
Ｐ−ＣＶＤ法により、同様の条件下で母材である超硬合
金上にＳｉＣを蒸着しつつダイヤモンドをもＰ−ＣＶＤ
法にて母材上に同時蒸着せしめ５ｉＣ−ダイヤモンド複
合体を母材上に生成せしめた。
この両者を実施例１と同様の耐摩耗テストに供したとこ
ろ、本発明品（後者）の摩耗深さは０、 Ｏ４５ｗｘで
あったのに対し、ダイヤモンドを含まない従来品（前者
）け０．０７８ｍの摩耗を示した。
ろ、本発明品（後者）の摩耗深さは０、 Ｏ４５ｗｘで
あったのに対し、ダイヤモンドを含まない従来品（前者
）け０．０７８ｍの摩耗を示した。
尚、試験終了後、本発明品についてＳＥＭ及びＸ線回折
により被覆層を詳細に観察したところ、被覆層はＳｉＣ
層中に約５Ｘ１０’″６１Ｒ２程度の底面をもつ六角柱
らしきダイヤモンドの柱状相が体積率にして約６０％観
察できた６ 実施例６ 種々なる母材上［ＣＶＤ、ＰＶＤ等の気相蒸着法を用い
てメタルもしくけ（ＩＶａ、Ｖａ、■ａ）（Ｂ、Ｃ，Ｎ
、 Ｏ）もしくはＳｉＣ，Ｓｉ、Ｎ４等の基体金属と共
にダイヤモンド相を被覆させた。これら各種被覆材に対
して、実施例１と同様のこすり合わせ法により各被覆相
の耐摩耗性及び母材との密着性を調査した結果を第１表
に示す。
により被覆層を詳細に観察したところ、被覆層はＳｉＣ
層中に約５Ｘ１０’″６１Ｒ２程度の底面をもつ六角柱
らしきダイヤモンドの柱状相が体積率にして約６０％観
察できた６ 実施例６ 種々なる母材上［ＣＶＤ、ＰＶＤ等の気相蒸着法を用い
てメタルもしくけ（ＩＶａ、Ｖａ、■ａ）（Ｂ、Ｃ，Ｎ
、 Ｏ）もしくはＳｉＣ，Ｓｉ、Ｎ４等の基体金属と共
にダイヤモンド相を被覆させた。これら各種被覆材に対
して、実施例１と同様のこすり合わせ法により各被覆相
の耐摩耗性及び母材との密着性を調査した結果を第１表
に示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｆｌ） 母材上に硬質耐摩耗性被膜を形成した構造物
において、該被膜の５０体積％〜９５体積チをダイヤモ
ンドもしくけダイヤモンド状の相が占め、残部を鉄属金
属または無機硬質金属化合物が占めたダイヤモンドを含
有する硬質被膜で母材表面を被覆した構造物。 （２） 硬質被膜におけるダイヤモンドもしくけダイ
ヤモンド状の相が１０μｍ以下の径の粒子であって、ダ
イヤモンドもＬ〈けダイヤモンド状の相思外で被膜を構
成する他相に対し５次元的に分散して存在している特許
請求の範囲１記載の構造物。 （３） 硬質被膜におけるダイヤモンドもしくはダイ
ヤモンド状の相が、柱状に母材表面から成長［、−１そ
の柱状相の面積の殆んどが＋ｘ＋ｏ−’ｇｉ１２以下で
ある特許請求の範囲１記載の構造物。 （４） 硬質被膜が気相蒸着法により合成されたもので
ある特許請求の範囲１記載の構造物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20200682A JPS5993869A (ja) | 1982-11-19 | 1982-11-19 | ダイヤモンドを含有する硬質層被覆構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20200682A JPS5993869A (ja) | 1982-11-19 | 1982-11-19 | ダイヤモンドを含有する硬質層被覆構造物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5993869A true JPS5993869A (ja) | 1984-05-30 |
| JPH0583634B2 JPH0583634B2 (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=16450360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20200682A Granted JPS5993869A (ja) | 1982-11-19 | 1982-11-19 | ダイヤモンドを含有する硬質層被覆構造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5993869A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59166673A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Mitsubishi Metal Corp | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆工具部材 |
| JPS59166670A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Mitsubishi Metal Corp | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆工具部材 |
| JPS59170261A (ja) * | 1983-03-14 | 1984-09-26 | Mitsubishi Metal Corp | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆工具部材 |
| JPS61106494A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-24 | Kyocera Corp | ダイヤモンド被膜部材及びその製法 |
| JPS63140084A (ja) * | 1986-12-01 | 1988-06-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 硬質炭素被覆部品 |
| JPH01103310A (ja) * | 1987-10-16 | 1989-04-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 表面弾性波素子 |
| JPH01261570A (ja) * | 1988-04-08 | 1989-10-18 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | メカニカルシール |
| US5260106A (en) * | 1990-08-03 | 1993-11-09 | Fujitsu Limited | Method for forming diamond films by plasma jet CVD |
| WO1994012680A1 (en) * | 1992-11-25 | 1994-06-09 | Gehan Anil Joseph Amaratunga | Doping of highly tetrahedral diamond-like amorphous carbon |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56166370A (en) * | 1980-05-27 | 1981-12-21 | Mitsubishi Metal Corp | Surface coated tool member of superior abrasion resistance and corrosion resistance |
| JPS5775744A (en) * | 1980-10-31 | 1982-05-12 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Tool containing and coated with dispersed material |
-
1982
- 1982-11-19 JP JP20200682A patent/JPS5993869A/ja active Granted
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS56166370A (en) * | 1980-05-27 | 1981-12-21 | Mitsubishi Metal Corp | Surface coated tool member of superior abrasion resistance and corrosion resistance |
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS59166673A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Mitsubishi Metal Corp | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆工具部材 |
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| JPH0566358B2 (ja) * | 1984-10-29 | 1993-09-21 | Kyocera Corp | |
| JPS63140084A (ja) * | 1986-12-01 | 1988-06-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 硬質炭素被覆部品 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0583634B2 (ja) | 1993-11-26 |
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