JPS6156282A - 硬質炭素膜被覆法 - Google Patents

硬質炭素膜被覆法

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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
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base material
diamond
hard carbon
laser light
carbon film
Prior art date
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Pending
Application number
JP17663984A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaaki Tobioka
正明 飛岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical 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
    • C23C16/26Deposition of carbon only
    • C23C16/27Diamond only

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • 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。

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。
〔従来の技術〕
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。
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。
〔発明が解決しようとする問題点〕
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)。
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。
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。
〔問題点を解決するだめの手段〕
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。
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。
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。
〔作 用〕
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〔実施例〕
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
〔発明の効果〕
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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。
JP17663984A 1984-08-27 1984-08-27 硬質炭素膜被覆法 Pending JPS6156282A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5154945A (en) * 1990-03-05 1992-10-13 Iowa Laser Technology, Inc. Methods using lasers to produce deposition of diamond thin films on substrates
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