TW420724B - Improved diamond-like nanocomposite compositions - Google Patents

Improved diamond-like nanocomposite compositions Download PDF

Info

Publication number
TW420724B
TW420724B TW086105584A TW86105584A TW420724B TW 420724 B TW420724 B TW 420724B TW 086105584 A TW086105584 A TW 086105584A TW 86105584 A TW86105584 A TW 86105584A TW 420724 B TW420724 B TW 420724B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
item
patent application
composition
scope
atomic percent
Prior art date
Application number
TW086105584A
Other languages
English (en)
Inventor
Dominique Neerinck
Arvind Goel
Original Assignee
Bekaert Sa Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bekaert Sa Nv filed Critical Bekaert Sa Nv
Application granted granted Critical
Publication of TW420724B publication Critical patent/TW420724B/zh

Links

Classifications

    • 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
    • C23C16/44Chemical 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 method of coating
    • C23C16/50Chemical 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 method of coating using electric discharges
    • C23C16/503Chemical 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 method of coating using electric discharges using dc or ac discharges
    • 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
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • 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
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2206/00Materials with ceramics, cermets, hard carbon or similar non-metallic hard materials as main constituents
    • F16C2206/02Carbon based material
    • F16C2206/04Diamond like carbon [DLC]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/60Thickness, e.g. thickness of coatings
    • F16C2240/64Thickness, e.g. thickness of coatings in the nanometer range
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264Up to 3 mils
    • Y10T428/2651 mil or less
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/30Self-sustaining carbon mass or layer with impregnant or other layer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

420724 A7 _____B7 __ 五、發明説明(1 ) 發明領域及背景 {請先閲讀背面之注意事項"4寫本頁) 本發明係關於一種鑽石狀之毫微複合物(DLN)組 成物,其具有改良之(較低之)摩擦性質,結合以或不結 合以改良之(較高之)硬度。本發明亦處理一種在真空下 在一修飾之電漿輔助化學蒸汽澱積(PACVD)方法中 用此一組成物之層或膜覆蓋基材之方法。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 鑽石狀毫微複合物(DLN)材料與鑽石狀之碳( DLC)有關或類似。DLC 膜(a — C : Η,a — c, i - c )顯出高硬度和彈性之結合,高的耐磨損性和低的 摩擦係數。再者,因其化學惰性,低的表面能量及固有之 平滑性,這些膜會有引人興趣的工業應用,如硬而自我潤 滑的膜,如供磁碟及媒介保護之用者,馬達中之滑動零件 ,空間應用,光學元件等。然而,經澱積之DLC膜比 DLN膜(200 — 400GPa)顯現有高出甚多之內 應力(高於lGPa),因此妨礙了對基材之良好黏附。 在基材上之D L C膜因此可能需要中間黏附促進層之使用 ,對於D L C卻無此需要。D L C妨礙快速商業化的另一 缺點是:當相對濕度提升至高於5 0%時,D L C在空氣 中之摩擦係數增加至約0. 2至0. 3» D L C及其澱積在基材如玻璃,金屬或矽乾膠片上之 方法描述於美國專利5,35 2,4 9 3及 5,4 6 6 ,43 1中。藉使用此專利中所揭示之澱積方 法,產生鑽石狀之毫微複合物,其由(不定形)a — C : Η鑽石狀網絡及(不定形)a — S i : Ο玻璃狀網絡組成
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) A -4 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 420724 a7 ___B7_^_ 五、發明説明(2 ) 。道些網絡交互滲入彼此且可能存在Si :C鍵。此專利 大抵描述澱積方法之廣的參數範圍。所得塗覆層之物理特 性因此亦處於大的界限間。鑑於達成某種預定且令人感興 趣之性質,如澱積層(具有極高度之硬度及/或甚至在高 於5 0 %相對濕度之濕空氣中或在水或水溶液或水乳劑中 具有極低的摩擦係數)之產製上,如何選擇這些參數並不 明顯。 發明之目的及摘述 本發明現在已成功地設計一種比現今可得者有改良之 鑽石狀毫微複合物組成物且特別地在最高9 0%相對濕度 ( = RH)'之空氣中或水中有小於0. 1之針對鋼的摩擦 係數。供測定此係數之摩擦測試描述於下。此組成物包括 a-C : H及a-S i : ◦網絡,其中Η濃度較佳是C濃 度乏40至80%間。此異於美國專利5 ,466 ,43 1中所申請之組成物。 此組成物可以包括(摻雜以)至少一 1 b至7 b及8 族之過渡性金屬,如美國專利5 ,3 5 2,4 9 3中所述 者。在D L N結構中金屬之經控制的併入導致高的可訂製 之光學及電性質,同時大幅地保持機械和熱安定性。作爲 一實例,可以變化膜之電阻。較佳是金屬Z r ,T i及 Wo依本發明之鑽石狀毫微複合物組成物,摻以或不摻以 過渡性金屬,包括30至70原子%之(:,20至40原 子%之11,5至1 5原子%S i及5至1 5原子% ◦,特 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS > A4規格(210X297公釐) I " -〇 - (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) _裝· 訂 ♦ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 420724 at B7 五、發明説明(3 ) 別地45至70原子%C,20至35原子,5至 1 0原子i及5至1 0原子%之0 » 本發明之一目的亦是要提供一種包括0. 5至5原子 %之惰性氣體的鑽石狀毫微複合物組成物》確實已發現: 藉離子撞擊以併入如A r或K r或N可以增加組成物之硬 度,甚至在以上所指明之C,Η,S i及0之特定範圍或 比例之外者》如藉下述之毫微鑑定測試所測量者,此硬度 量達10至21GPa間。 此組成物通常藉澱積在一基材上而形成,該基材是任 何形狀且由玻璃,陶瓷,金屬,塑膠或半導體作成。因此 ,本發明之另一目的是要提供一種至少部分被一層鑽石狀 毫微複合物組成物所覆蓋之基材。雖然可以高於10 ,此層厚度通常是介於0. 0 1;«111及10;«111間》特別 地已發現:本發明之D L N組成物比D L C更會黏在玻璃 上+。 本發明亦訂定方法參數以供製造一種用具有上述摩擦 和硬度性質之鑽石狀毫微複合物組成物覆蓋之基材。依本 發明之供製造一經覆蓋之基材的方法是在一改良之真空室 中實施且包括以下步驟: (a )在該室中引入一含有元素C,Η,S i及〇而 欲以合適比例澱積之液態有機先質, (b )藉一電子輔助D C放電,使用一具有5 0 - 1 5 0A之纖絲電流,5 0 — 30 0V之負纖絲斜切15 c 電壓及0 · 1至2 0 A之電漿電流之纖絲,自經引入之先 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X29*7公釐) ----------裝-- f - (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) -訂 -6 _ 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 420724 A7 B7 五、發明説明(4 ) 質形成一電漿,且 (c )澱積此組成物於基材上,對此施以2 0 0 — 1 2 0 0V之負DC斜切或負RF自身斜切電壓以吸引在 電漿中形成之離子。 爲要加速和/或較佳控制此澱積方法,先質可以在引 入期間或之後,較佳藉加熱其至3 0°C至1 5 0°C間而在 該室中在步驟(a )中蒸發。此蒸發步驟對於澱積c,Η ,S i及〇在上述比例之外的其它DLN組成物亦是有用 的。在步驟(c)中,電壓較佳介於250至1000 V 間且R F電壓之頻率最佳是選擇在介於3 0至 ΙΟΟΟΚΗζ 間。 先質較佳是有基機矽酮化合物,如聚苯甲基甲矽氧烷 如三甲基九甲基戊矽氧烷。 當一惰性氣體被引入真空室以併入此經澱積之D L N 層中時,其藉成長之毫微複合物層之離子撞擊而離子化且 合併。最終,當在澱積方法期間至少一過渡性金屬被共澱 積在組成物層中時,則此舉藉離子濺射(如用氬氣)或藉 熱蒸發來達成。 本發明亦關於一種如下述之供實施此澱積方法的裝置 。特別地,新系統已被相信是供饋入精細分割型之先質至 真空室’如以蒸汽或霧形式且任意地包括供先質之預熱組 件〇 詳細描述,實例 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -----------裝-- -- (請先閲讀背面之注意事項Ik《寫本頁) 、-口 _ -線· -7 - 420724 經
郅 央 標 準 局 員 工 A7 B7 消 費 合 作 社 印 製 五 、發明説明 ( 5 ) I 供 D L N 膜 在 基 材 ( S i 乾 膠 片 9 玻 璃 片 或 鋼 片 ) 所 1 .1 r 作 之 多 種 澱 積 作 用 已 在 — 由 SINVAC0 N. V. (B el gi uni ) 所 製 1 1 之 改 良 真 空 反 應 器 來 實 施 〇 相 對於 美 國 專 利 I I 請 1 I 5 » 3 5 2 > 4 9 3 所 示 之 反 應 器 » 此 新 的 真 空 室 並 未 細 先 閱 I | ik 1 | 分 於 電 漿 產 生 室 及 真 空 澱 積 室 中 , 欲 是 此 二 功 能 在 單 —· 室 背 | 中 實 施 0 這 是 本 發 明 之 另 1—· 方 面 〇 平 的 基 材 ( 具 有 至 多 疋 注 意 1 事 1 7 5 C m 之 直 徑 ) 排 列 在 -- 可 轉 動 的 載 體 FUZ· 上 ( 在 真 空 室 之 f" ) 上 端 ) » 其 方 式 類 似 於 美 國 專 利 5 , 3 5 2 , 4 9 3 中 所 寫 本 裝 示 者 〇 球 形 和 其 它 形 狀 之 基 材 同 .f-A» 樣 可 被 覆 蓋 0 在 真 空 室 中 頁 1 之 基 礎 壓 力 是 3 X 1 0 -7 m b a r 且 典 型 的 X 作 壓 力 藉 擴 1 散 泵 ( 以 節 流 閥 來 控 制 ) 保 持在 1 X 1 0 -4 至 1 X 1 1 0 —3 m b a r 下 〇 基 材 可 以 藉 '~~* 原 位 ( A r — ) 電 漿 蝕 訂 1 刻 方 法 在 澱 積 刖 且 持 續 3 至 3 0 分 鐘 而 清 潔 0 在 澱 積 方 1 I 法 期 間 基 材 溫 度 通 常 不 超 過 2 0 0 °c 0 膜 厚 度 常 在 1 1 1 0 1 至 3 β m 間 化 且 藉 始 帝 洛 斯 ( sty 1 US ) 輪 廓 計 來 1 )1 線 測 定 0 在 少 於 約 1 β m 之 膜 厚 度 下 經 澱 積 膜 仍 是 透 明 的 1 ( 甚 至 是 當 著 色 時 ) 0 透 明 度 亦 依 在 澱 積 期 間 應 用 至 基 材 1 1 的 斜 切 電 壓 而 定 〇 澱 積 速 率 或 膜 成 長 速 率 大 部 分 在 0 • 5 1 至 2 UL m / h r 間 變 化 0 | 鑑 於 澱 積 — 如 串 請 專 利 範 圍 第 2 項 中 所 定 義 之 組 成 物 1 I 9 較佳 的 液 態 介 質 是 三 苯 基 九 甲 基 戊 矽 氧 焼 〇 在 釋 放 於 室 1 1 I 中 之 ·> r. 刖 或 期 間 較 佳 預 熱 至 高 於 3 0 °c 〇 先 質 經 由 如 —. 具 Ί 有 如 3 0 至 5 0 % 孔 隙 度 之 耐 熱 多 孔 體 來 遞 送 至 真 空 室 0 1 1 先 質 可 以 小 量 地 經 由 —- 管 而 連 續 地 計 量 入 9 該 管 遞 送 蒸 汽 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 420724 A7 _____ B7 五、發明説明(6 ) 或霧形式之先質至多孔體》否則,先質可以在一開的儲存 槽中分批地引入,該儲存槽在室抽真空前被置於室中。此 儲存槽可以在澱積方法開始前在室中用電加熱以形成蒸汽 Ο —束合金鎢纖絲以陰極形式,典型地在約一 1 5 Ο V (D C斜切電壓)下以陰極形式置於土製多孔體前。在多 孔體後側上具有先質之入料管的多孔體本身可以安置在室 之較低部分。纖絲束凸起地在一垂直面上彎曲成如一長 1 5至3 0公分之半圓形。在陰極纖絲中之電流較佳介於 5 0至120A(AC)。電漿電流(在纖絲束和土製多 孔體間測量)而後典型地可以達約0 . 5至3 A。預熱先 質可以提供以下優點:稍後在陰極纖絲中所需之電流(供 產生電漿)可以減低。 彎曲陰極束之最上端區域和基材間之距離是至少約 2 0公分。澱積由底部往頂部經由電漿離子被基材載體之 吸引而發生,該基材載體置於典型於4 0 0 V之負R F自 身斜切電壓下。並且,RF頻率較隹遠低於依美國專利 5,352,493所用者;亦即介於100至 500ΚΗζ且特定地約200至300ΚΗΖ » 當使惰性氣體如A r ,Κ 1"或1^2進入真空室中時, 除了有較佳之低摩擦性之外,亦可澱積具有較高硬度的膜 。而後,由於使用一熱纖絲束和R F或D C斜切電壓於基 材上之D C放電的結合,此另外之惰性加工氣體被離子化 。較佳在2 5 0至7 0 0V範圍中之基材斜切或自身斜切 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)_ g _ ~— —i ϋ I I ϋ ϋ I ^ n n I ϋ ^ I I n I n ϋ - - >3/. )y (請先閱讀背面之注意事項(^-寫本頁) 經濟部4-央標準局員工消費合作社印製 420724 A7 A7 B7 五、發明説明Π ) 電壓吸引Ar,Kr或N離子至基材。此現象導致成長之 鑽石狀毫微複合物膜之同時惰性氣體離子撞擊。結果,因 這共濺射,澱積速率減低,但澱積膜之毫微硬度則增加。 典型地,在澱積期間,藉增加室中之惰性氣體含量(同時 在基材上保持相同之斜切或自身斜切電壓)以自〇. 8至 6 . 0 X 1 0 —4m b a r間增加總工作壓力至0 . 5至 5. 0xl0_3mbar間,則會增加毫微硬度,如由一 'Nano-test 50(Τ毫微穴計(indenter)所測量者,由 10 - 15GPa增至約13-JOGPa。惰性離子撞 擊導致數原子%惰性氣體併入鑽石狀毫微複合物之原子結 構中。對毫微成穴實驗而言,滲透深度介於1 0 0至 3 0 0 nm間且每樣品平均是1 0成穴滯後曲線。滯後曲 線依 Oliver & Pharr方法(W.C. Oliver and G.M. Pharr ,Journal of Materials Research 7(1992), p.1564)) 來猶定且資料被標準化成在相同滲滲深度下所得之S i ( 111)乾膠片之資料。 使用上述方法參數界限和設備特徵,未摻以或摻以金 屬之很多D L N複合物用以上設定之範圍的組成物來澱積 。使用標準之球盤(bal卜on-disk)測試實施在室溫下( 2 5 °C )之摩擦測試以測定耐磨損性和摩擦係數Μ。供這 些測試,在室溫下,在CSEM摩擦計,在5Ν (摩擦係 數測試)或10Ν(耐磨損性/壽命測試)之正常負荷下 ,使用具有6. 3 5111111直徑之100(:『6鋼員荷球》 在多次循環期間於一圓形途徑中以0· 2m/s之速度, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2丨0X297公釐) 10 - ----------裝-- -- (請先閲讀背面之注意事寫本頁) 訂1 線 420724 A7 ____B7 五、發明説明(8 ) 球未潤滑地滑過此澱積在基材上之膜表面上》 連續地測量摩擦係數/z。相對濕度藉此在5 0 90%RH之恆定值下偵測。當μ達到〇. 5 止測量。經澱積之毫微複合物膜的耐磨損性( 環數除以膜厚度來表示。典型的壽命是在1 0 3 0 0 〇 〇 0循環/em膜厚度間。 所測試之平均組成(單位是原子% )在以 予。在整個膜厚度中真實組成可以在高達這些 1 〇%間振盪。此意謂:對於例如2 5原子% 含量而言,真實濃度可以在22. 5至27. 間變化。 表1 在測試期間 % R Η或 之值時,停 壽命)以循 0 0 0 0 至 下表1中給 平均組成之 之Η的平均 5原子% Η 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 笋、 % 寫 本 頁 裝 訂 _|本 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 樣品 Η (at%) C Si 0 Zr Ar 硬度 (GPa) Α(圖 1 ) 32 52 10 6 — — 13 .B(圖 2) 30.5 44 12.5 7. 5 4.1 1.4 14.4 C 27.2 5 6.6 8.2 6. 4 — 1.5 17 線1(在圖1中)相當於一種在具有RH50%之空 义張尺度適用中國國家標準(CNS > Α4規格(210X297公釐)_ Μ 線 420724 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 (9 ) \ 氣中 及 於 5 N 正 常 球 負 荷 下 對 表 1 中 之 樣 品 A 之 測 試 的 摩. - i -i · 1 擦係 數 的 發 展 0 線 2 相 當 於 對 樣 品 A 之 相 同 測 試 但 是 在 1 1 具有 R Η 9 0 % 之 空 氣 中 〇 在 較 高 R Η 下 之 測 試 顯 示 -. 甚 -N 1 I 請 I 至較 佳 的 摩 擦 效 能 0 閲 1 1 在 面 圖 2 中 > 線 3 顯 示 在 9 0 % R Η 空 氣 中 之 摩 擦 行 爲 項 背 面 1 且線 4 顯 示 對 表 1 中 之 樣 品 Β 而 在 5 0 % R Η 空 氣 中 之 注 意 1 事 1 有點 較 佳 的 摩 擦 行 爲 〇 摩 擦 係 數 在 此 在 以 5 N 球 負 荷 之 項 10 0 0 0 摩 擦 循 環 測 試 期 間 通 常 在 0 • 0 5 至 f 本 百 裝 I 0 . 0 8 間 振 盪 〇 樣 品 Β 摻 以 4 1 原 子 % Z r 使 用 Μ Ν_✓ 1 1 I 屬含 量 高 達 2 0 原 子 % 之 摻 以 金 屬 的 膜 會 得 到 類 似 行 爲 〇 I I 在 圖 3 中 > 如 線 3 ( 亦 參 見 面 圖 2 ) 中 所 繪 製 之 樣 品 B 1 訂 1 的摩 擦 行 爲 ( 在 9 0 % R Η 下 ) 與 對 一 典 型 之 D L C 膜 之 相同 測 試 來 比 較 0 此 D L C 膜 之 硬. 度 逋 常 是 在 1 5 至 2 1 1 1 G P a 間 且 其 氫 含 量 通 常 是 在 2 0 至 5 0 原 子 % 間 〇 1 1 D L N 樣 品 B 之 行 爲 ( 摩 擦 係 數 ) 顯 著 較 佳 0 亦 發 現 樣 )丄 品B 之 行 爲 亦 比 一 具 有 約 1 0 至 1 5 原 子 % 矽 之 S i 一 1 I D L C 膜 更 佳 0 1 1 最 終 > 在 圖 4 中 > 在 水 下 對 —^ 具 有 在 所 請 範 圍 間 之 1 1 1 組成 且 具 有 0 8 6 β m 厚 度 及 1 0 Ν 球 負 荷 之 類 似 之 未 1 摻雜 D L N 層 進 行 長 期 測 試 ( 1 0 0 9 0 0 0 循 環 ) 〇 令 1 1 人驚 訝 地 > 此 導 致 約 0 * 0 5 之 β 值 〇 1 具 有 1 3 β m 厚 度 且 具 有 1 5 G Ρ a 硬 度 之 相 同 種 1 1 類的 未 摻 雜 之 D L N 層 在 5 0 % R Η 之 空 氣 中 及 在 水 下 均 1 I 顯示 約 0 • 0 5 之 摩 擦 係 數 ( 如 在 以 6 3 5 m m 直 徑 之 1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 一 1Z - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 420724 a? _B7_ 五、發明説明(10 ) 1 0 0 C r b鋼負荷球之1 〇 N正常負荷下,在 100,000循環期間’於球盤實驗中所記錄的)。由 磨損痕跡面積之輪廓計測量所計算之塗層磨損因子K在 5 0%RH空氣中是2 X 1 0—mm3/Nm且在水下僅 3. 5x l0—8mm3/Nm。由鋼球之磨損體積所計算 之球磨損因子在二情況下皆在1 X 1 〇_8mm3/Nm以 下。 在矽乾膠片上之樣品c的膜(參見表1 )顯出 1 7GP a之硬度且在RH5 0%空氣中之1 0 0 0 0搪 環摩擦測試(負荷5N)中;am在0. 05至0. 06中 變化,該測試如同供樣品A和B者(圖1和2中)》 在表1中之原子濃度可以經由Rutherford Backs cattering Spectrometry (RBS)S. Elastic Recoil Detection (ERD)來間接地得到e R B S及E RD產生面 積濃度(單位是原子/ cm2)之絕對數值。對以下表2 中之樣品C而言,其以原子面積密度:A A D (單位是 1 015原子/ cm2)表示。表2亦陳列相關之XP S值 (X光之光電子光譜術),其指明在樣品C中之元素(除 了 Η和A r之外)的濃度(%)的相對值。對此實驗資料 所校正之真實值列於"真實〃列中。這些、真實"值當然 是相當於在表2中對樣品C所列之原子%濃度。 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) A4規格(210x:297公釐) 11 ^11 ^1 ϋ ^1 ^1 ^1 ^11^ n m ϋ 1 ^ -- -\1/, (請先閱讀背面之注意事^丨^-寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(11 )
表2,樣品C Η C Si 0 Zr A r ADD 2 23 0 4641 672 525 — 123 XPS — 7 8 14 8 Real 27.2 56.6 8.2 6.4 — 1.5 C,S i及0和A r之原子濃度(藉RBS)精確至 其值的約5%,然而Η之原子%預期被校正至其值的1 0 %。 '依本發明之D L Ν膜當然極適於任何應用或用途’其 中特別在極濕環境中或水中同時需要極低摩擦係數及高硬 度的存在。本申請案因此有用以作爲供腰或膝聯結代替之 彌補術中之低摩擦塗層,供手術刀’刮鬍刀片及導線之低 摩擦塗層。其亦有用以作爲電腦硬碟上及磁帶上之保護塗 層。 圖之簡述 圖1是一作圖’顯示未摻雜之0 L 1^膜(或塗層)分 別在5 0%RH及9 0%RH空氣中之低摩擦係數。 本紙張尺度適用中國國家標準(〇呢)八4規格(2丨0父297公螢)_14 _ I I I I I I 訂 線 - (請先閲讀背面之注意事項厂W寫本頁) 420724 A7 B7 五、發明説明(l2 ) 圖2是一供摻以約5原子% Z r之DLN膜的類似作. 圖。 圖3是一作圖,比較與圖2中相同之經摻雜之DLN 膜相對於D L C膜,在9 0%RH空氣中之摩擦係數。 圖4是一作圖,呈現在常時間之水中測試期間,未摻 雜之D L N膜之摩擦係數的變化。 請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝- 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐),= -10

Claims (1)

  1. 420724
    A8 B8 C8 D8 經濟部中央標隼局負工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 · 一種改良之鑽石狀毫微複合物組成物,其包括a 一 C : Η及a - S i : Ο之網絡,其中Η濃度是介於C濃 度之4 0%至8 0%間且在具有最高9 0%之相對濕度的 空氣中或水中對鋼具有小於0 . 1之摩擦係數。 2.如申請專利範圍第1項之組成物,其包括30至 70原子%之(:,20至4 0原子%之11,5至1 5原子 %之呂i及5至1 5原子%之〇。 3 .如申請專利範圍第2項之組成物 70原子%之(:,20至35原子%之11 %之呂i及5至1 0原子%之〇。 4 .如申請專利範圍第1項之組成物 過渡性金屬。 5 .如申請專利範圍第4項之組成物 金屬是.Zr ,Ti或W。 6.如申請專利範圍第1或4項之組成物,其包括 0. 5至5原子%之惰性氣體。 7 .如申請專利範圍第6項之組成物,其中氣體是 A r或K r或N » 8 .如申請專利範圍第1項之組成物,其具有介於1 0至2 1 G P a之硬度,如藉毫微成穴作用所測量者/ 9 一種基材,其至少部分地覆以一層如申請專利範 圍第1項之組成物,其中此層厚度介於0 . 0 1 "至1 0 β τα 〇 1 Ο . —種在一真空室中製造如申請專利範圍第9項 其包括4 5至 5至1 0原子 其摻以至少一 其中該過渡性 (請先閱讀背面之注意事項'-T备寫本頁) 裝. 訂 •線_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -16 - 經濟部中央梯準局属工消費合作社印裝 A8420724 ?! D8 _六、申請專利範園 之經覆蓋基材的方法,其包括以下步驟: (a )在該室中引入一含有元素C,Η,S i和0而 欲以合連比例澱積的液態有機先質, (b)藉電子輔助DC放亀,使用一具有50 — 150A縝絲電流50—300V之負繊絲DC斜切電壓 及介於0. 1至2 0A之電漿電流之縝絲,自經引入之先 質形成一電漿,且 (c )靉稹此組成物於基材上,對此施以2 0 Ο-ΐ 2 0 0V 之負 DC 斜切或負 RF 自 身斜切電壓以 吸引在 馕漿中形成之釀子· 1 1 .如申請專利範園第1 0項之方法,其中在步驟 (a )中,在引入期間或之後在該室中蒸發先質· 1 2 如申讅專利範園第1 1項之方法,其中該先質 在30 °C至150 °C間加熱而蒸發》 1 3 如申請專利範鼷第1 0項之方法,其中在步騎 (c)中電應是介於250至1000V· 1 4 .如申請専利範園第1 0項之方法,其中先g是 有機基矽醣化合物》 1 5 .如申猜專利範園第1 4項之方法,其中化合物 是聚苯基甲基甲矽氧烷· 1 6 ·如申猜專利範園第1 5項之方法,其中化#_ 是三苯基九甲基戊矽氧烷· 17.如申請專利範園第10項之方法,其 壓之頻率是介於30至ΙΟΟΟΚΗζ。 本紙&尺度逍用t國國家輮率< CNS ) A4规格(2I0X297公* ) ' --- -17 - {請先聞讀背面之注意事項/知寫本頁) -裝· -'1 線! 420724 it , C8 D8 七、申請專利範圍 1 8 .如申請專利範圍第1 0項之方法,其中在澱積 期間,惰性氣體被引入室中,藉成長之毫微複合物層的離 子撞擊而被離子化且合併。 19.如申請專利範圍第10或18項之方法,其中 在澱積方法期間*至少一過渡性金雇藉離子濺射或藉熱蒸 發而共澱稹在組成物靥中。 -- (請先閲讀背面之注意事項^^寫本頁) -裝· ----訂- 經濟部中央標準局属工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國«家梯準(CNS > Α4规格(210X297公釐) 一 18 -
TW086105584A 1996-04-22 1997-04-26 Improved diamond-like nanocomposite compositions TW420724B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP96201070 1996-04-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW420724B true TW420724B (en) 2001-02-01

Family

ID=8223897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW086105584A TW420724B (en) 1996-04-22 1997-04-26 Improved diamond-like nanocomposite compositions

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6200675B1 (zh)
EP (1) EP0896640B1 (zh)
JP (1) JP4439594B2 (zh)
AU (1) AU2697797A (zh)
DE (1) DE69710324T2 (zh)
TW (1) TW420724B (zh)
WO (1) WO1997040207A1 (zh)

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2277977C (en) 1997-02-04 2006-10-31 N.V. Bekaert S.A. A coating comprising layers of diamond like carbon and diamond like nanocomposite compositions
EP0885983A1 (en) 1997-06-19 1998-12-23 N.V. Bekaert S.A. Method for coating a substrate with a diamond like nanocomposite composition
ES2212558T3 (es) 1998-06-03 2004-07-16 Blue Medical Devices B.V. Dilatadores con un recubrimiento semejante a diamante.
EP1123991A3 (en) 2000-02-08 2002-11-13 Asm Japan K.K. Low dielectric constant materials and processes
US6795636B1 (en) 2000-03-05 2004-09-21 3M Innovative Properties Company Radiation-transmissive films on glass articles
US6696157B1 (en) * 2000-03-05 2004-02-24 3M Innovative Properties Company Diamond-like glass thin films
US6749813B1 (en) 2000-03-05 2004-06-15 3M Innovative Properties Company Fluid handling devices with diamond-like films
US6669996B2 (en) * 2000-07-06 2003-12-30 University Of Louisville Method of synthesizing metal doped diamond-like carbon films
ES2341224T3 (es) 2000-07-28 2010-06-17 Blue Medical Devices B.V. Endoprotesis intravascular con recubrimiento expansible.
US6905981B1 (en) 2000-11-24 2005-06-14 Asm Japan K.K. Low-k dielectric materials and processes
US7106939B2 (en) 2001-09-19 2006-09-12 3M Innovative Properties Company Optical and optoelectronic articles
US6895855B2 (en) 2001-10-01 2005-05-24 The Timken Company Hydraulic motors and pumps with engineered surfaces
WO2004090361A2 (en) * 2003-04-03 2004-10-21 The Timken Company Corrosion tolerant rolling element bearing
EP1666573B1 (en) * 2003-08-06 2019-05-15 Nissan Motor Company Limited Low-friction sliding mechanism and method of friction reduction
WO2005054539A1 (en) * 2003-12-02 2005-06-16 N.V. Bekaert S.A. A layered structure
US7824498B2 (en) * 2004-02-24 2010-11-02 Applied Materials, Inc. Coating for reducing contamination of substrates during processing
JP2005314454A (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 低摩擦摺動部材
US7296965B2 (en) 2004-08-23 2007-11-20 United Technologies Corporation Cryogenic bearings
JP2006138404A (ja) * 2004-11-12 2006-06-01 Kobe Steel Ltd 水系環境下での耐摩耗性に優れた摺動部材
EP1726682A1 (en) * 2005-05-26 2006-11-29 NV Bekaert SA Coating comprising layered structures of diamond like nanocomposite layers and diamond like carbon layers.
WO2006134066A1 (en) * 2005-06-13 2006-12-21 Nv Bekaert Sa Coated spinning ring
US20070020451A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 3M Innovative Properties Company Moisture barrier coatings
GB2452190B (en) 2006-05-17 2011-12-28 G & H Technologies Llc Wear resistant depositied coating, method of coating deposition and applications therefor
US20080006819A1 (en) * 2006-06-19 2008-01-10 3M Innovative Properties Company Moisture barrier coatings for organic light emitting diode devices
JP5293186B2 (ja) * 2006-11-10 2013-09-18 住友電気工業株式会社 Si−O含有水素化炭素膜とそれを含む光学デバイスおよびそれらの製造方法
CN102825547A (zh) * 2007-08-23 2012-12-19 圣戈班磨料磨具有限公司 用于下一代氧化物/金属cmp的优化的cmp修整器设计
JP5090389B2 (ja) * 2009-02-26 2012-12-05 オーエスジー株式会社 Dlcコーティングルアー
SG174351A1 (en) 2009-03-24 2011-10-28 Saint Gobain Abrasives Inc Abrasive tool for use as a chemical mechanical planarization pad conditioner
KR20120042748A (ko) 2009-05-13 2012-05-03 씨브이 홀딩스 엘엘씨 코팅된 표면 검사를 위한 가스제거 방법
CN102459693B (zh) * 2009-05-13 2015-11-25 Sio2医药产品公司 使用有机硅前体的pecvd涂层
US7985188B2 (en) 2009-05-13 2011-07-26 Cv Holdings Llc Vessel, coating, inspection and processing apparatus
WO2010132581A2 (en) 2009-05-13 2010-11-18 Cv Holdings, Llc Vessel coating and inspection
WO2010141464A2 (en) * 2009-06-02 2010-12-09 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Corrosion-resistant cmp conditioning tools and methods for making and using same
US9458536B2 (en) 2009-07-02 2016-10-04 Sio2 Medical Products, Inc. PECVD coating methods for capped syringes, cartridges and other articles
SG178605A1 (en) 2009-09-01 2012-04-27 Saint Gobain Abrasives Inc Chemical mechanical polishing conditioner
EP2543633A4 (en) * 2010-03-03 2016-07-06 Taiyo Yuden Chemical Technology Co Ltd METHOD OF FIXING ON A LAYER COMPRISING AMORPHOUS CARBON FILM, AND LAMINATE
US11624115B2 (en) 2010-05-12 2023-04-11 Sio2 Medical Products, Inc. Syringe with PECVD lubrication
US9878101B2 (en) 2010-11-12 2018-01-30 Sio2 Medical Products, Inc. Cyclic olefin polymer vessels and vessel coating methods
US9272095B2 (en) 2011-04-01 2016-03-01 Sio2 Medical Products, Inc. Vessels, contact surfaces, and coating and inspection apparatus and methods
US11116695B2 (en) 2011-11-11 2021-09-14 Sio2 Medical Products, Inc. Blood sample collection tube
JP6095678B2 (ja) 2011-11-11 2017-03-15 エスアイオーツー・メディカル・プロダクツ・インコーポレイテッド 薬剤パッケージ用の不動態化、pH保護又は滑性皮膜、被覆プロセス及び装置
EP2846755A1 (en) 2012-05-09 2015-03-18 SiO2 Medical Products, Inc. Saccharide protective coating for pharmaceutical package
KR101439131B1 (ko) * 2012-09-21 2014-09-11 현대자동차주식회사 흡배기 밸브용 코팅재 및 이의 제조방법
CA2890066C (en) 2012-11-01 2021-11-09 Sio2 Medical Products, Inc. Coating inspection method
EP2920567B1 (en) 2012-11-16 2020-08-19 SiO2 Medical Products, Inc. Method and apparatus for detecting rapid barrier coating integrity characteristics
WO2014085346A1 (en) 2012-11-30 2014-06-05 Sio2 Medical Products, Inc. Hollow body with inside coating
US9764093B2 (en) 2012-11-30 2017-09-19 Sio2 Medical Products, Inc. Controlling the uniformity of PECVD deposition
EP2961858B1 (en) 2013-03-01 2022-09-07 Si02 Medical Products, Inc. Coated syringe.
US9937099B2 (en) 2013-03-11 2018-04-10 Sio2 Medical Products, Inc. Trilayer coated pharmaceutical packaging with low oxygen transmission rate
CA2904611C (en) 2013-03-11 2021-11-23 Sio2 Medical Products, Inc. Coated packaging
EP2971227B1 (en) 2013-03-15 2017-11-15 Si02 Medical Products, Inc. Coating method.
JPWO2014148479A1 (ja) * 2013-03-19 2017-02-16 太陽誘電ケミカルテクノロジー株式会社 防汚用の非晶質炭素膜を備える構造体及び防汚用の非晶質炭素膜の形成方法
JP6043233B2 (ja) * 2013-04-15 2016-12-14 株式会社神戸製鋼所 非晶質炭素系皮膜およびその製造方法
US11066745B2 (en) 2014-03-28 2021-07-20 Sio2 Medical Products, Inc. Antistatic coatings for plastic vessels
CA2995225C (en) 2015-08-18 2023-08-29 Sio2 Medical Products, Inc. Pharmaceutical and other packaging with low oxygen transmission rate
US11639543B2 (en) 2019-05-22 2023-05-02 Thin Film Service, Inc. Tetrahedral amorphous hydrogenated carbon and amorphous siloxane diamond-like nanocomposite

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5352493A (en) * 1991-05-03 1994-10-04 Veniamin Dorfman Method for forming diamond-like nanocomposite or doped-diamond-like nanocomposite films

Also Published As

Publication number Publication date
WO1997040207A1 (en) 1997-10-30
EP0896640B1 (en) 2002-02-06
DE69710324T2 (de) 2002-08-29
JP4439594B2 (ja) 2010-03-24
US6200675B1 (en) 2001-03-13
JP2000508713A (ja) 2000-07-11
DE69710324D1 (de) 2002-03-21
AU2697797A (en) 1997-11-12
EP0896640A1 (en) 1999-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW420724B (en) Improved diamond-like nanocomposite compositions
Xu et al. Corrosion behavior of a ZrCN coated Ti alloy with potential application as a bipolar plate for proton exchange membrane fuel cell
Feinstein et al. Factors controlling the structure of sputtered Ta films
JP3274669B2 (ja) 濡れ性の優れた表面を有する弗素系樹脂
US7097922B2 (en) Multi-layered superhard nanocomposite coatings
JP2001261318A (ja) ダイヤモンドライクカーボン硬質多層膜および耐摩耗性、耐摺動性に優れた部材
jin Ma et al. Effects of pH value and temperature on the corrosion behavior of a Ta2N nanoceramic coating in simulated polymer electrolyte membrane fuel cell environment
JPS5879807A (ja) 非晶質の炭素質薄膜
Chang et al. Mechanical properties and oxidation resistance of reactively sputtered Ta1− xZrxNy thin films
CN117448827B (zh) 用于人工关节摩擦表面的低粗糙度氮化钛涂层及制备方法
He et al. Microstructure, mechanical and corrosion properties of TiN/Ni nanomultilayered films
De et al. Synthesis and characterization of electroless Ni-Co-P coating
US20140319432A1 (en) Wear-Resistant Nanocrystalline Hard Noble Metal Coating
US9478244B2 (en) Method and material for protecting magnetic information storage media
Li et al. Improved thermal resistance and electrical conductivity of a boron-doped DLC film using RF-PECVD
Musil et al. Thermal stability of hard tantalum boride films
Hossbach et al. Properties of plasma-enhanced atomic layer deposition-grown tantalum carbonitride thin films
Störmer et al. Structure and corrosion of magnetron sputtered pure Mg films on silicon substrates
Broitman et al. Structural and mechanical properties of diamond-like carbon films deposited by direct current magnetron sputtering
Kameneva et al. Structure and Electrochemical Behavior of AlN, AlTiN, and AlTiSiN Physical Vapor Deposition Coatings in 3% NaCl Solution
Guo et al. Incorporated W Roles on Microstructure and Properties of W‐C: H Films by a Hybrid Linear Ion Beam Systems
Fouilland et al. Composition and tribological characterization of chemically vapour-deposited TiN layer
JPS638548A (ja) ガスセンサ及びその製造方法
Tillmann et al. Investigation of the tribo-mechanical properties of sputtered aC: Si films using design of experiments
O'Leary et al. Diamond-like carbon coatings for biomedical applications

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees