JPS6156282A - 硬質炭素膜被覆法 - Google Patents
硬質炭素膜被覆法Info
- Publication number
- JPS6156282A JPS6156282A JP17663984A JP17663984A JPS6156282A JP S6156282 A JPS6156282 A JP S6156282A JP 17663984 A JP17663984 A JP 17663984A JP 17663984 A JP17663984 A JP 17663984A JP S6156282 A JPS6156282 A JP S6156282A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base material
- diamond
- hard carbon
- laser light
- carbon film
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- 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
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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
本発明は基板に硬質炭素膜を被覆する方法に関する。
超高圧装置を用いずに、気相よりダイヤモンドもしくは
ダイヤモンド状の非晶質炭素膜尋、いわゆる硬質炭素膜
を基板に被覆する技術はすでに特開昭５８−９１１００
．５８−１１０４９４．５８−１３５１１７．５９−３
０９８各号公報および米国特許第３９０４５０５．３９
６１１０３号各明細書等に提案されている。これ等の公
知技術はいずれも、気相中にて炭化水素分子を高エネル
ギー状態にまで励起し分解を行うととによって、基板上
に準安定状態のダイヤモンドもしくはダイヤモンド状の
非晶質炭素膜を被覆するものである。
ダイヤモンド状の非晶質炭素膜尋、いわゆる硬質炭素膜
を基板に被覆する技術はすでに特開昭５８−９１１００
．５８−１１０４９４．５８−１３５１１７．５９−３
０９８各号公報および米国特許第３９０４５０５．３９
６１１０３号各明細書等に提案されている。これ等の公
知技術はいずれも、気相中にて炭化水素分子を高エネル
ギー状態にまで励起し分解を行うととによって、基板上
に準安定状態のダイヤモンドもしくはダイヤモンド状の
非晶質炭素膜を被覆するものである。
かかる技術は、非常に高価な超高圧装置を用いずにダイ
ヤモンドを合成し得る方法であり、ダイヤモンドの有す
る高硬度を応用して耐摩耗部品や、切削工具への応用等
が提案されていて、工業上きわめて興味を持たれており
、さらなる開発が望まれている。
ヤモンドを合成し得る方法であり、ダイヤモンドの有す
る高硬度を応用して耐摩耗部品や、切削工具への応用等
が提案されていて、工業上きわめて興味を持たれており
、さらなる開発が望まれている。
しかしながら、上記の従来法により基板上に硬質炭素膜
を被覆した耐摩耗部品や切削工具では、該硬質被覆膜と
基材との接着強度が不足すると、実際の使用において、
被覆膜が基材より剥離してしまい、所期の効果を得られ
ないという欠点があった。との問題に対し、該硬質炭素
膜と基板との中間に、炭化物、窒化物、酸化物等の化合
物あるいはＳｃ 、 ＴＩ 、 Ｗ等の金属を被覆する
方法が提案されている（特開昭５６−４１３７２゜５８
−１８５４１７．５６−６９２０各号公報）。
を被覆した耐摩耗部品や切削工具では、該硬質被覆膜と
基材との接着強度が不足すると、実際の使用において、
被覆膜が基材より剥離してしまい、所期の効果を得られ
ないという欠点があった。との問題に対し、該硬質炭素
膜と基板との中間に、炭化物、窒化物、酸化物等の化合
物あるいはＳｃ 、 ＴＩ 、 Ｗ等の金属を被覆する
方法が提案されている（特開昭５６−４１３７２゜５８
−１８５４１７．５６−６９２０各号公報）。
本発明者らは上記の各公報記載の方法に従って種々の試
作を行ったが、いずれによっても、厳しい使用環境にお
いては、硬質炭素被覆膜が剥離してしまい、実用に耐え
なかった。
作を行ったが、いずれによっても、厳しい使用環境にお
いては、硬質炭素被覆膜が剥離してしまい、実用に耐え
なかった。
このような現状に鑑み、本発明の目的は、厳しい使用環
境においても剥離等の外い実用に耐え得る硬質炭素被覆
を形成する新規な方法を提供するところにある。
境においても剥離等の外い実用に耐え得る硬質炭素被覆
を形成する新規な方法を提供するところにある。
本発明は、基材の表面に硬質炭素膜を気相より析出させ
る硬質炭素膜被覆方法において、被覆中および／又は被
覆後にレーザー光線を照射することを特徴とする硬質炭
素膜被覆方法により前記の目的を達成するものであシ、
特に好ましい実施態様としては、上記のレーザー光線が
炭酸ガスレーザー光線である上記方法を挙げることがで
きる。
る硬質炭素膜被覆方法において、被覆中および／又は被
覆後にレーザー光線を照射することを特徴とする硬質炭
素膜被覆方法により前記の目的を達成するものであシ、
特に好ましい実施態様としては、上記のレーザー光線が
炭酸ガスレーザー光線である上記方法を挙げることがで
きる。
以下に本発明の詳細な説明する。
気相より、基材表面に物質を析出させ被覆する、いわゆ
る気相蒸着法の技術において、被覆膜と基材との接着強
度を改善するためには、被覆温度を上昇させることが一
般的な手法として知られている。
る気相蒸着法の技術において、被覆膜と基材との接着強
度を改善するためには、被覆温度を上昇させることが一
般的な手法として知られている。
しかしながら、硬質炭素膜被覆の場合、一般に基材もし
くは基材の表面に被覆した中間層物質は、炭化物を容易
に形成する物質であるため、被覆温度を上昇させると、
被覆膜は、所期のダイヤモンドもしくはダイヤモンド状
の非晶質炭素膜寿どいわゆる硬質炭素膜が合成されずに
、基材と反応してしまい、単なる炭化物を合成している
ことになってしまう。
くは基材の表面に被覆した中間層物質は、炭化物を容易
に形成する物質であるため、被覆温度を上昇させると、
被覆膜は、所期のダイヤモンドもしくはダイヤモンド状
の非晶質炭素膜寿どいわゆる硬質炭素膜が合成されずに
、基材と反応してしまい、単なる炭化物を合成している
ことになってしまう。
本発明者らは、ダイヤモンドの物性を詳細に検討し、ダ
イヤモンドが可視光から近赤外およ □び、一部波
長を除く赤外光に対し、きわめて透明である（吸収が起
らない）という事実に注目し、本発明に到達した。
イヤモンドが可視光から近赤外およ □び、一部波
長を除く赤外光に対し、きわめて透明である（吸収が起
らない）という事実に注目し、本発明に到達した。
第１図に、最も一般的な天然ダイヤモンド（Ｉａ型）の
透光度曲線を示すもので、横軸は波長（μ）、縦軸は該
波長に対する透光度（％）をあられし、図中イにて示す
波長領域は可視部を、また口は赤外部をあられす。第１
図から明らか力ように、ダイヤモンドは可視部および波
長が５μ、８μの部分を除く赤外部において、きわめて
透光度が高い。
透光度曲線を示すもので、横軸は波長（μ）、縦軸は該
波長に対する透光度（％）をあられし、図中イにて示す
波長領域は可視部を、また口は赤外部をあられす。第１
図から明らか力ように、ダイヤモンドは可視部および波
長が５μ、８μの部分を除く赤外部において、きわめて
透光度が高い。
したがって、ダイヤモンド被覆中および／又は被覆後に
、かかる波長の光を照射するならば、ダイヤモンド被覆
膜そのものは、全く、温度上昇せずに、ダイヤモンド被
覆膜と接する基材もしくは中間層の表面のみが温度上昇
することによって、ダイヤモンド被覆膜と基材もしくは
中間層との接着強度のみを、著しく向上することができ
る。
、かかる波長の光を照射するならば、ダイヤモンド被覆
膜そのものは、全く、温度上昇せずに、ダイヤモンド被
覆膜と接する基材もしくは中間層の表面のみが温度上昇
することによって、ダイヤモンド被覆膜と基材もしくは
中間層との接着強度のみを、著しく向上することができ
る。
また照射はダイヤモンド被覆中から被覆終了後に到るい
ずれの段階で行っても、その効果において本質的な差異
はない。
ずれの段階で行っても、その効果において本質的な差異
はない。
なお、本発明の方法において照射する光源としては、基
材もしくは中間層の表面が十分に温度上昇し、かつ、ダ
イヤモンド被覆膜の吸収が無い、波長のものであれば倒
れでもよいが、波長の単一性、さらには、基材もしくは
中間層の表面を加熱しうる出力を考えると、レーザー光
線が好ましい。
材もしくは中間層の表面が十分に温度上昇し、かつ、ダ
イヤモンド被覆膜の吸収が無い、波長のものであれば倒
れでもよいが、波長の単一性、さらには、基材もしくは
中間層の表面を加熱しうる出力を考えると、レーザー光
線が好ましい。
またレーザー光線としては、工業的に高出力のものが得
られるＡｒレーザー等も好ましいが、炭酸ガスレーザー
は、波長が１０．６μであって、ダイヤモンドにとって
はほぼ透明であシ（第１図参照）、基材あるいは中間層
物質の大部分は、この波長に対しては殆んど透光度が無
いこと、さらには高出力のものが容易であること等の理
由から、特に好ましい。
られるＡｒレーザー等も好ましいが、炭酸ガスレーザー
は、波長が１０．６μであって、ダイヤモンドにとって
はほぼ透明であシ（第１図参照）、基材あるいは中間層
物質の大部分は、この波長に対しては殆んど透光度が無
いこと、さらには高出力のものが容易であること等の理
由から、特に好ましい。
本発明の方法における硬質炭素膜層の一般的な厚さは、
０．１μよυ大で、１００μまでが好ましく、０．１μ
以下では被覆の効果が認められず、また１００μ以上で
は、効果が飽和するためである。
０．１μよυ大で、１００μまでが好ましく、０．１μ
以下では被覆の効果が認められず、また１００μ以上で
は、効果が飽和するためである。
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。
実施例１゜
市販のに一０１超硬合金（型番５ｐＧ４２２ ）を基材
とし、’ｇｘ／ｃ’ｇａ （混合比１００／１）の混合
気流をマイクロ波を用いてプラズマさせることにより、
該基材上に厚さ２μの硬質炭素膜を被覆し、チップＡを
得た。この際、基材を特に加熱することはしなかったが
、プラズマによって、はぼ１０００℃程度に加熱されて
いた。該チップＡに１０Ｗの連続出力型炭酸ガスレーザ
ーを高速スキャンさせ外から照射し、チップＢとした。
とし、’ｇｘ／ｃ’ｇａ （混合比１００／１）の混合
気流をマイクロ波を用いてプラズマさせることにより、
該基材上に厚さ２μの硬質炭素膜を被覆し、チップＡを
得た。この際、基材を特に加熱することはしなかったが
、プラズマによって、はぼ１０００℃程度に加熱されて
いた。該チップＡに１０Ｗの連続出力型炭酸ガスレーザ
ーを高速スキャンさせ外から照射し、チップＢとした。
以上により得られたチップＡおよびＢにつき、以下の条
件にて切削テストを行った。
件にて切削テストを行った。
被剛材 Ａｔ−８８１
切削速度 ５００ ｍ／ｍｉｎ
送 Ｉ）０．１０ ｍ／ ｒｅＶ
切り込み ０．２０ｍ
その結果、従来法によるチップＡは、１８秒切削した後
、被覆膜が剥離し、以降は基材とかわらめ耐摩耗性を示
し、１分間切削後のフランク摩耗が０．２２＋ｍ で
あった。これに対し本発明の方法によるチップＢは、１
０分間切削後のフランク摩耗は０．０４１＋ｌ＋１１と
非常に少なく、被覆膜は殆んど剥離していなかった。
、被覆膜が剥離し、以降は基材とかわらめ耐摩耗性を示
し、１分間切削後のフランク摩耗が０．２２＋ｍ で
あった。これに対し本発明の方法によるチップＢは、１
０分間切削後のフランク摩耗は０．０４１＋ｌ＋１１と
非常に少なく、被覆膜は殆んど剥離していなかった。
実施例２゜
実施例１．と同じ基材に、まずイオンブレーティング法
によって、ＴＩを厚さ２μ被覆した後、さらにＨ２／Ｃ
Ｈ４（混合比１００／１ ）混合気流を高周波を用いて
プラズマ化させることにより、硬質炭素膜を厚さ２μ被
覆した。この際、基材を１０００℃まで加熱して被覆し
たものをチップＣとし、１４００℃まで加熱して被覆し
たものをチップＤとした。またチップＣに１０Ｗの連続
出力型炭酸ガスレーザーを高速スキャンさせながら照射
したものをチップＥとした。
によって、ＴＩを厚さ２μ被覆した後、さらにＨ２／Ｃ
Ｈ４（混合比１００／１ ）混合気流を高周波を用いて
プラズマ化させることにより、硬質炭素膜を厚さ２μ被
覆した。この際、基材を１０００℃まで加熱して被覆し
たものをチップＣとし、１４００℃まで加熱して被覆し
たものをチップＤとした。またチップＣに１０Ｗの連続
出力型炭酸ガスレーザーを高速スキャンさせながら照射
したものをチップＥとした。
以上により得られた各チップＯ，Ｉ）、Ｅにつ
□き、以下の条件にて切削テストを行った。
□き、以下の条件にて切削テストを行った。
被 削 材 Ａ４− １２ Ｓｉ切削速
度 ５００薦／ｍ ｉ ｎ送 シ
ロ＃０８ｗ／ｒｅＶ切シ込み ０
．１０１！ｌ＋ その結果、従来法によるチップＣおよびＤは、それぞれ
１分３５秒問および１分１９秒間しか切削できなかった
に対し、本発明の方法によるチップＥは、１０分間切削
後のフランク摩耗が０．０６−と非常に少なかった。
度 ５００薦／ｍ ｉ ｎ送 シ
ロ＃０８ｗ／ｒｅＶ切シ込み ０
．１０１！ｌ＋ その結果、従来法によるチップＣおよびＤは、それぞれ
１分３５秒問および１分１９秒間しか切削できなかった
に対し、本発明の方法によるチップＥは、１０分間切削
後のフランク摩耗が０．０６−と非常に少なかった。
た訃、比較のため、基材のに一０１超硬合金についても
同条件にてテストしたところ、１分１７秒間しか切削で
きず、また焼結ダイヤニ具についてのテスト結果は、１
０分間切削後、フランク摩耗は０．０３圏であった。
同条件にてテストしたところ、１分１７秒間しか切削で
きず、また焼結ダイヤニ具についてのテスト結果は、１
０分間切削後、フランク摩耗は０．０３圏であった。
実施例五
実施例１．およびＺと同じ基材上に、Ｈ２ｌＣＴ１４（
混合比１００／１）混合気流をマイクロ波を用いプラズ
マ化させることによって、厚さ２μの硬質炭素膜を被覆
しながら、該被覆基材上に、パルス状の炭酸ガスレーザ
ーを照射して、チップＦを得た。該チップＦにつき実施
例１と同条件にて切削テストを行ったところ、１０分間
切削後のフランク摩耗は０．０５ＩＩＩｆｆ＋であった
。
混合比１００／１）混合気流をマイクロ波を用いプラズ
マ化させることによって、厚さ２μの硬質炭素膜を被覆
しながら、該被覆基材上に、パルス状の炭酸ガスレーザ
ーを照射して、チップＦを得た。該チップＦにつき実施
例１と同条件にて切削テストを行ったところ、１０分間
切削後のフランク摩耗は０．０５ＩＩＩｆｆ＋であった
。
以上の説明および実施例から明らかなように、本発明の
硬質炭素膜被覆法は、従来法に比べ、実用において被覆
膜の剥離もほとんどなく、また、ダイヤモンド焼結工具
に比肩し得る程の、耐摩耗性を有する硬質炭素被覆膜を
得ることができる優れた方法である。
硬質炭素膜被覆法は、従来法に比べ、実用において被覆
膜の剥離もほとんどなく、また、ダイヤモンド焼結工具
に比肩し得る程の、耐摩耗性を有する硬質炭素被覆膜を
得ることができる優れた方法である。
第１図は天然ダイヤモンドの、波長（μ）に対する透光
度（Ｘ）を示す透光度曲線のグラフである。
度（Ｘ）を示す透光度曲線のグラフである。
Claims (2)
- （１）基材の表面に硬質炭素膜を気相より析出させる硬
質炭素膜被覆方法において、被覆中および／又は被覆後
にレーザー光線を照射することを特徴とする硬質炭素膜
被覆方法。 - （２）レーザー光線が炭酸ガスレーザー光線である特許
請求の範囲第（１）項に記載の硬質炭素膜被覆方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17663984A JPS6156282A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 硬質炭素膜被覆法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17663984A JPS6156282A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 硬質炭素膜被覆法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6156282A true JPS6156282A (ja) | 1986-03-20 |
Family
ID=16017096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17663984A Pending JPS6156282A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 硬質炭素膜被覆法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6156282A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5154945A (en) * | 1990-03-05 | 1992-10-13 | Iowa Laser Technology, Inc. | Methods using lasers to produce deposition of diamond thin films on substrates |
| JP2022515040A (ja) * | 2018-12-28 | 2022-02-17 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | リソグラフィ装置用基板ホルダ及び基板ホルダの製造方法 |
-
1984
- 1984-08-27 JP JP17663984A patent/JPS6156282A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5154945A (en) * | 1990-03-05 | 1992-10-13 | Iowa Laser Technology, Inc. | Methods using lasers to produce deposition of diamond thin films on substrates |
| JP2022515040A (ja) * | 2018-12-28 | 2022-02-17 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | リソグラフィ装置用基板ホルダ及び基板ホルダの製造方法 |
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