JPH048509B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、磁気デイスクや磁気ヘツド等の表面
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そな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） 磁気デイスクや磁気ヘツドは磁気デイスク装置
としてコンピユータ端末の情報記憶装置として広
く用いられている。磁気デイスクは、アルミニウ
ム金属ないしはプラスチツク等の基板上にフエラ
イトや鉄、コバルト、ニツケルないしはこれら化
合物またはネオジミウム、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ツタ
法により薄い膜状に付着させて用いられる。磁気
ヘツドは、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イスク面に近ずけて使用さ
れるものである。このため、磁気ヘツドと磁気デ
イスクは互いに磨耗しやすく、磁気デイスクの記
録媒体上に発生するきず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、基板への密着性度が高いこと、表面の
潤滑性に優れていること等が掲げられる。

膜の硬度は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
性は磁気ヘツ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800Å程度の二酸化
ケイ素（SiO₂）やアルミナ（Al₂O₃）等の酸化物
やカーボン膜が用いられている。SiO₂やAl₂O₃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ツタリン
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記載された様な
炭素電極の放電によつて作られる炭素イオンビー
ムの蒸着法ないしは1980年発行のジヤーカレ・オ
ブ・ノンクリスタリン・ソリツズ誌（Journnal
of Crystalline Solids）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ツカ
ース硬度でSiO₂では2000Kg／mm²アルミナでは
3000Kg／mm²またカーボン膜では3000Kg／mm²程度で
あつた。

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イスク表面保護
膜の用途に適する保護膜材料を提供することにあ
る。

（問題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）を100原子ppm〜１原子％、リン
（Ｐ）を50原子ppm〜500原子ppm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（CH₄）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。その際スクリーンメツシユ電極３
として、クロム（Cr）を用いることによつて、
メツシユ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１１とメタン１
０のガス圧、放電々圧およびスクリーンメツシユ
電極３に印加する電圧によつて制御する。

陰極電極板上には非晶質炭素膜を付着させるべ
き基体５を設置しておく。直流グロー放電による
反応時の圧力は0.1Torrから10Torr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ユ電極３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
ツシユにクロムをメツキないしは蒸着する等の方
法で被覆することによつ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0.1mg／
m³以下の比率でフオスフイン（PH₃）を混合した
ガス１２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
電させることによつ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
ダングリングボルドの部分に入り、炭素の連鎖を
閉じることによつて、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
クロム（Cr）およびリン（Ｐ）が密着性の向上
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な点もあるが、金属と炭素
との結合が形成されることによつて膜硬度密着性
が向上すると考えられる。なお水素含有量は約20
〜30原子％以上になると硬度の低下をきたすと考
えられる。

（実施例） 硬質非晶質炭素膜の合成には第１図に示すよう
な装置を用いた。直流グロー放電は基体５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ユ
３との間で直流グロープラズマを発生させた。放
電々流密度は1mA／cm³とした。基体５を設置し
た電極６には＋100ボルトから−100ボルトまでの
電圧を印加した。反応ガスはメタン１０を１％〜
５％混合しれ水素ガス１１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。スクリーンメツシユ３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。
リンはPH₃としてプラズマ中に導入した。

この結果得られた膜は厚み約1μmで均一な干渉
色を呈していた。膜中のクロムおよびリンは、螢
光Ｘ線分析法で分析した。クロム含有量が100原
子ppm〜１原子％リンが50〜500原子ppmの範囲
のものについて、膜硬度を評価した所、ビツカー
ス硬度で8000〜11000Kg／mm²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、しかも密着性の高い膜であつた。なお第
１図では真空槽、２は電極、４はガス導入口、７
はヒーター、８は圧力調整器、９はロータリポン
プである。

（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イ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
金属元素によつ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
クリーンメツシユ、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、１０はCH₄ガス、１１は水素
ガス、１２はPH₃／H₂混合ガス。

Claims (1)

【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
   （Cr）を100原子ppm〜１原子％、リン（Ｐ）を
   50原子ppm〜500原子ppm含有せしめたことを特
   徴とする硬質非晶質炭素膜。