JPS63162870A - 硬質非晶質炭素膜 - Google Patents

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、たとえば磁気ディスクや磁気ヘッド等の表面
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） 磁気ディスクや磁気ヘッドは磁気ディスク装置としてコ
ンピュータ端末の情報記憶装置として広く用いられてい
る。磁気ディスクは、アルミニウム金属ないしはプラス
チック等の基板上にフェライトや鉄、コバルト、ニッケ
ルないしはこれら化合物またはネオジシウムサマリウム
、カドリニウム、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ッタ法
により薄い膜状に付着させて用いられる。磁気ヘッドは
、種々の方式があるが、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
ディスク面に近すけて使用されるものである。このため
、磁気ヘッドと磁気ディスクは互いに磨擦しやすく、磁
気ディスクの記録媒体上に発生するきす等から記録媒体
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
ること等が揚げられる。膜の硬度な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
。密着性は磁気ヘッ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に厚み８００λ程度の二酸化ケイ素
（ＳｉＯ□）やアルミナ（＾Ｑ２０３〉等の酸化物や、
カーボン膜が用いられている、ＳｉＯ□やＡＱ□０３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ッ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５２−９０２８１に記載された様な
炭素電極の放電によって作られる炭素イオンビームの蒸
着法ないしは１９８０年発行のジャーナル・オブ・ノン
クリスタリン・ソリッズ誌（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＮｏ
ｎ　Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　５ｏｌｉｄｓ）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ッカース硬度で５ｉ
０２では、２０［１０に：／關２．アルミナでは３０口
Ｏｋｇ／龍２またはカーボン膜では３０００ｋｇ／而■
２程度で面った。

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
特にＮｉＰを主成分とする基体との密着度に優れかつ潤
滑性の良好な磁気ディスク表面保護膜などの用途に適す
る保護膜材料を提供することにある。

（問題点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クロム（Ｃｒ
）およびリン（Ｐ）を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（
ＣＩ！４）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。この
装置は真空槽１内に対向して配置される２つの電極２．
６を備え、これらの電極２．６の間にはスクリーンメツ
シュ３が配置されている。また一方の電極６上には基板
５が配置されて、またヒーター７も形成されている。真
空槽１にはガス導入口４が取付けられバルブ１３．１４
．１５を介してそれぞれ、ＣＩ＋４ガス１０、水素ガス
１１．ＳｉＨ４／ＩＩ２ガス１２のボンベが接続してい
る。また真空槽には圧力調整器８を介してロータリポン
プ９が配置されている。

その際スクリーンメツシュ電極３として、クロム金属を
用いることによって、メツシュ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
電圧およびスクリーンメツシュ電極に印加する電圧によ
って制御する。

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
．Ｉ　Ｔｏｒｒから１０　Ｔｏｒｒとし、膜硬度の高い
条件とすれば良い。

なおスクリーンメツシュ電極はクロム金属を用いて作成
することも可能であるがステンレスメ・ンシュにクロム
をメッキないしは蒸着する等の方法で被覆することによ
って作成する方が実用的である。

リン（Ｐ）の導入には、水素ガス中に０．５ｇ／ｍ３以
下の比率でフォスフイン（ＰＨ３）を混合したガスを原
料ガスと共に導入する方法で行えば良い。

（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
ことによって得られる膜は非晶質で約１０％以上の水素
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って、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、密着性の向上と高硬度化に
効果的であることを見出した。金属元素の添加による密
着性の向上と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っ
て膜硬度密着性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前記第１図に示すような装
置を用いた。直流グロー放電は基体を設置していない側
の電極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ュとの間で直流グロープラズ
マを発生させた。放電電流密度は１ｍＡ／ｃｍ２とした
。基体を設置した電極には＋１００ボルトから一１００
ボルトまでの電圧を印加した。反応ガスはメタンを１％
〜５％混合した水素ガスを用い、圧力は１トールとし、
基体の温度をほぼ室温として１時間反応させた。スクリ
ーンメツシュは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。リン（Ｐ）はＰＨ３の形
でプラズマ中に導入した。

この結果得られた膜は厚み約０．１μｍで均一な干渉色
を呈していた。膜中にクムロおよびリンは蛍光Ｘ線分析
法で分析した。クロム（Ｃｒ）の含有量が１００原子ｐ
ｐｒｒｔ〜０．１％リン＜Ｐ）の含有量が５０原子ｐｐ
ｍ〜５００原子ｐｐｍの範囲のものについて、膜硬度を
評価した所、ビッカース硬度で８０００〜１１０００に
４７ｍ■２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で、しかも３５原子％の範
囲を越えると硬度の低下がみられた。

（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
度で磁気ディスク表面保護の用途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って基体
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を示す。 第１図において１は真空槽、２は電極、３はスクリーン
メツシュ、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、１
０はＣＩ＋４ガス、１１は水素ガス、１２はＰＨ３・水
素の混合ガス、１３，１４．１５はバルブを（ｖ）Ｌｔ
”ｌ　　　　θコ

Claims (2)

【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クロム（Ｃ
   ｒ）およびリン（Ｐ）を含有せしめたことを特徴とする
   硬質非晶質炭素膜。
2. （２）　特許請求の範囲第１項記載の硬質非晶質炭素膜
   において、水素の量を１０原子％〜３５原子％、クロム
   （Ｃｒ）を１００原子ｐｐｍ〜０．１原子％、リン（Ｐ
   ）を５０原子ｐｐｍ〜５００原子ｐｐｍ含有させること
   を特徴とする硬質非晶質炭素膜。