JPH04337084A - カーボン硬質膜を被覆した部材 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基材上に中間層を介し
てカーボン硬質膜を被覆した部材に関し、さらに詳しく
は耐食性に優れたカーボン硬質膜を被覆した部材に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】カーボン硬質膜とは例えば炭化水素ガス
雰囲気中でのプラズマＣＶＤ処理により形成される水素
を結合した非結晶カーボン膜であり、ダイヤモンドに次
ぐ硬さと高い熱伝導性を示し、摩擦係数が極めて小さい
ことで知られている。

【０００３】従来、基材上にカーボン硬質膜を被覆した
部材は、基材として炭化タングステン等の超硬材料上に
直接カーボン硬質膜を被覆していた。また、ステンレス
、鉄鋼、銅合金等の超硬以外の材料の基材に対してはカ
ーボン硬質膜が直接表面に密着しないので、超硬以外の
材料の場合中間層を介在させる必要があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のカーボン硬質膜を被覆した部材は、基材が超硬やステ
ンレス材料の場合は機能的には満足できるが、材料自体
が非常に高価であり、加工性が非常に悪い。

【０００５】また、鉄、銅合金等の比較的耐食性の悪い
基材上に、中間層を介してカーボン硬質膜を被覆した部
材においてはカーボン硬質膜自体は耐食性には優れるが
、基材自体が比較的耐食性が悪いために、長期間使用し
ていると、基材から腐食が始まり、結果的にカーボン硬
質膜が剥離してしまうという欠点があった。

【０００６】本発明の目的は、上記問題を解決し、超硬
材料上のカーボン硬質膜と同等な耐食性が得られ、安価
で加工性に富む、カーボン硬質膜を被覆した部材を提供
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、鉄、銅合金等
の比較的耐食性の悪い基材上に、中間層を介してカーボ
ン硬質膜を被覆した部材において、耐食性被膜からなる
被覆層を前記基材と中間層との間に介在させたことを特
徴とするものである。

【０００８】そして、中間層がシリコン、酸化シリコン
、ゲルマニウム、周期率表４ａ、５ａ、６ａ族元素の窒
化物、炭化物、窒炭化物、窒炭酸化物の中の少なくとも
１つよりなることが好ましい。

【０００９】また、耐食性被膜がクロム、コバルト、ニ
ッケル、銅、パラジウム、白金、金の中の少なくとも１
つよりなるものであってもよい。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳述す
る。図１は実施例を示すカーボン硬質膜を被覆した部材
の要部断面図である。

【００１１】鉄製の工具類を基材１とし、耐食性被膜２
、中間層３、カーボン硬質膜４の順で形成する。耐食性
被膜２は湿式電気メッキ法で金を０．３μｍ被覆する。 その後、中間層３は耐食性被膜２を形成した基材１を乾
式メッキ装置の真空槽にセットする。この場合は例えば
乾式メッキ法のなかのイオンプレーティング法の例で説
明する。

【００１２】真空槽内を１×１０−５Ｔｏｒｒ以下の真
空度に排気し、耐食性被膜２を形成した基材１表面を充
分に清浄するために、アルゴンガスを導入し、アルゴン
プラズマをカソード電位に保たれた耐食性被膜２を形成
した基材１に照射し、イオンボンバードを行う。

【００１３】真空槽内にエチレンガスを導入しアルゴン
ガスとの混合ガスを反応ガスとして１〜５×１０−３Ｔ
ｏｒｒに保持する。そして、適当な加速電圧で発生する
電子ビームを蒸発源の金属チタンに照射し、発生するチ
タン蒸気とエチレンガスをプラズマ中でイオン化し、厚
さ０．５〜１μｍの周期率表４ａ族元素の炭化物である
炭化チタンの中間層３を形成する。この場合化学量論的
な炭化チタンよりも炭素が多く含有している炭化チタン
のほうが密着性の面で好ましい。

【００１４】その後、基材１上に形成された耐食性被膜
２と中間層３上にカーボン硬質膜４を形成する。例えば
プラズマＣＶＤ法を用いた場合は、真空槽内にマッチン
グボックスを介して高周波電源と接続されているカソー
ド電極上に耐食性被膜２と中間層３が形成された基材１
をセットする。

【００１５】真空槽内を排気後、ガス導入口より炭化水
素ガスのメタンガスを導入し、プラズマを発生させ、厚
さ１μｍのカーボン硬質膜４を形成する。成膜条件とし
ては真空度０．１Ｔｏｒｒ、高周波１３．５６ＭＨｚ、
高周波電力３００Ｗで行った。

【００１６】このようにして形成した本発明のカーボン
硬質膜を被覆した部材と耐食性被膜２を形成していない
従来の部材とをキャス試験（ＪＩＳ　　Ｈ８６１７）を
行った。結果は本発明のカーボン硬質膜を被覆した部材
は良好であったのに対し、耐食性被膜２を形成していな
い従来の部材は、カーボン硬質膜４が剥離し、基材１か
らサビが発生していた。

【００１７】なお、上記実施例では耐食性被膜２は０．
５μｍの金を被覆したが、これに代えて、銅０．５μｍ
とニッケル０．３μｍの２層被膜、０．５μｍのニッケ
ル−パラジウム合金被膜、０．４μｍクロム被膜でもキ
ャス試験の結果は良好であった。また、これ以外のクロ
ム、コバルト、ニッケル、銅、パラジウム、白金、金の
中の１つよりなる耐食性被膜２であってもよい。

【００１８】膜厚については、耐摩耗性、耐衝撃性等の
機能面を考慮すると１μｍ以下であることが好ましく、
１μｍ以下であっても十分な耐食性が得られる。耐食性
被膜２の形成法は真空蒸着法、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法などのＰＶＤ法やＣＶＤ法の乾式メ
ッキ法でも可能である。

【００１９】また、中間層３は炭化チタンの他に、シリ
コン、酸化シリコン、ゲルマニウム、周期率表４ａ、５
ａ、６ａ族元素の窒化物、炭化物、窒炭化物、窒炭酸化
物の中の少なくとも１つよりなるものでもよい。

【００２０】そして、耐食性被膜２、中間層３、カーボ
ン硬質膜４を形成する装置は密着性を考慮すると、でき
れば、同一装置で形成することが好ましい。もちろん別
の装置で各々形成してもよいことはいうまでもない。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、鉄、銅合金等の比較的耐食性の悪い基材上に、
耐食性被膜と中間層を介してカーボン硬質膜を被覆する
ことによって、超硬やステンレス材料上のカーボン硬質
膜と同等な耐食性が得られ、安価で加工性に富む、カー
ボン硬質膜を被覆した部材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すカーボン硬質膜を被覆し
た部材の要部断面図である。

【符号の説明】

１　　基材 ２　　耐食性被膜 ３　　中間層 ４　　カーボン硬質膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鉄、銅合金等の比較的耐食性の悪い基
   材上に、中間層を介してカーボン硬質膜を被覆した部材
   において、耐食性被膜からなる被覆層を前記基材と中間
   層との間に介在させたことを特徴とするカーボン硬質膜
   を被覆した部材。
2. 【請求項２】　　中間層がシリコン、酸化シリコン、ゲ
   ルマニウム、周期率表４ａ、５ａ、６ａ族元素の窒化物
   、炭化物、窒炭化物、窒炭酸化物の中の少なくとも１つ
   よりなることを特徴とする請求項１記載のカーボン硬質
   膜を被覆した部材。
3. 【請求項３】　　耐食性被膜がクロム、コバルト、ニッ
   ケル、銅、パラジウム、白金、金の中の少なくとも１つ
   よりなることを特徴とする請求項１記載のカーボン硬質
   膜を被覆した部材。