JPH05124875A - ダイヤモンド様薄膜保護膜を有する物品 - Google Patents
ダイヤモンド様薄膜保護膜を有する物品Info
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- JPH05124875A JPH05124875A JP3311487A JP31148791A JPH05124875A JP H05124875 A JPH05124875 A JP H05124875A JP 3311487 A JP3311487 A JP 3311487A JP 31148791 A JP31148791 A JP 31148791A JP H05124875 A JPH05124875 A JP H05124875A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイヤモンド様薄膜保護膜を強固に結合した
物品を得ること。 【構成】 ダイヤモンド様薄膜との親和性が悪い基体の
表面に、けい素と炭素の非晶質混合物からなる中間層を
設け、その上にダイヤモンド様薄膜を形成する。 【効果】 ダイヤモンド様薄膜保護膜の物品への結合が
強固になる。
物品を得ること。 【構成】 ダイヤモンド様薄膜との親和性が悪い基体の
表面に、けい素と炭素の非晶質混合物からなる中間層を
設け、その上にダイヤモンド様薄膜を形成する。 【効果】 ダイヤモンド様薄膜保護膜の物品への結合が
強固になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、難接着性の物品基体に
対するダイヤモンド様薄膜の接着性ないし結合性を向上
させる技術に関する。
対するダイヤモンド様薄膜の接着性ないし結合性を向上
させる技術に関する。
【０００２】
【従来技術】気相法により製造されるダイヤモンド様薄
膜は硬度が高く、耐摩耗性、耐久性、耐薬品性、耐食性
等に優れており、また任意形状の物品に被着できるた
め、こうした特性の一つ以上が必要な物品の保護膜とし
て有用である。気相法によるダイヤモンド様薄膜製造方
法には各種の形式がある（例えば「表面化学」第５巻第
１０８号（１９８４年）第１０８−１１５頁の各種の方
法参照）。ダイヤモンド様薄膜は任意形状の保護すべき
物品の表面に被覆され、耐食性、耐摩耗性などの保護膜
として広く利用される。
膜は硬度が高く、耐摩耗性、耐久性、耐薬品性、耐食性
等に優れており、また任意形状の物品に被着できるた
め、こうした特性の一つ以上が必要な物品の保護膜とし
て有用である。気相法によるダイヤモンド様薄膜製造方
法には各種の形式がある（例えば「表面化学」第５巻第
１０８号（１９８４年）第１０８−１１５頁の各種の方
法参照）。ダイヤモンド様薄膜は任意形状の保護すべき
物品の表面に被覆され、耐食性、耐摩耗性などの保護膜
として広く利用される。
【０００３】ダイヤモンド様薄膜はシリコン等の基体に
は強固に結合し得るが、物品の種類によっては基体に対
する結合力が弱く、外力の作用で基体から剥離し易い問
題があった。そのため保護被覆として耐食性、耐摩耗性
等が必要な用途において充分に効果を発揮出来ない。特
にＦｅ系の金属又は合金（例えば軟鋼（ＳＴＣ）、ステ
ンレス鋼、焼き入れ鋼（ＳＫＤ、ＳＫＳ）等）、その他
Ｃｏ、Ｎｉなどの金属の合金、ガラス、セラミックス等
はダイヤモンド様薄膜に対する結合力が弱いことが知ら
れている。鉄を主成分とする基体は例えば機構部材、摺
動部材等最も工業的価値の高いものであるし、又ガラス
やセラミックスではサーマルヘッド等の摺動部分などに
使用されるなど、広い用途を有するので、これらの基体
の表面に形成されるダイヤモンド様薄膜の基体への接着
性を向上させることが重要である。
は強固に結合し得るが、物品の種類によっては基体に対
する結合力が弱く、外力の作用で基体から剥離し易い問
題があった。そのため保護被覆として耐食性、耐摩耗性
等が必要な用途において充分に効果を発揮出来ない。特
にＦｅ系の金属又は合金（例えば軟鋼（ＳＴＣ）、ステ
ンレス鋼、焼き入れ鋼（ＳＫＤ、ＳＫＳ）等）、その他
Ｃｏ、Ｎｉなどの金属の合金、ガラス、セラミックス等
はダイヤモンド様薄膜に対する結合力が弱いことが知ら
れている。鉄を主成分とする基体は例えば機構部材、摺
動部材等最も工業的価値の高いものであるし、又ガラス
やセラミックスではサーマルヘッド等の摺動部分などに
使用されるなど、広い用途を有するので、これらの基体
の表面に形成されるダイヤモンド様薄膜の基体への接着
性を向上させることが重要である。
【０００４】基体に前処理を行なって接着性を向上する
ことは特開昭６０−２００８９８号、同６０−２０４６
９５号、同６１−１７４３７６号等で提案されている。
ことは特開昭６０−２００８９８号、同６０−２０４６
９５号、同６１−１７４３７６号等で提案されている。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】特開昭６０−２００８９８号
ではＣｏ−ＷＣ合金を基体とし、その表面にダイヤモン
ド様薄膜を高硬度膜として付けるに当たり、基体の表面
に予めグロー放電を直接作用させることによりイオンエ
ッチングすることを提案しているが、加速電圧は印加さ
れていないからエッチング効率は接着性向上の面からは
充分でなく本発明が目的する接着性の向上は充分に得ら
れない。特開昭６０−２０４６９５号も上記技術と同様
に成膜速度の向上を意図してＡｒガスを減圧室内に導入
し正負電極間に電圧を加えてプラズマを作りこれを基体
に作用させるのであるが、プラズマのイオン濃度は低い
のでエッチング効果は接着性向上の観点からは低い。特
開昭６１−１７４３７６号は基体の接着性を向上するた
めにプラズマガスで基体を処理した後、酸化処理して酸
化物被膜を形成することを記載している。しかし、プラ
ズマは先ず拡散によって正イオンが正電位のグリッドを
通り抜ける必要があり、成膜に必要な充分な量の正イオ
ンが基体に到達出来ないので結果として効率の悪い方法
である。従って従来公知の技術では基体とダイヤモンド
様薄膜との間の接着力が充分に高い成膜は可能でなかっ
た。また特開平３−８０１９０号にはイオンを加速して
基体表面を衝撃する方法が記載され、上記の各方法より
は優れているが必ずしも充分な結合力が得られていな
い。
ではＣｏ−ＷＣ合金を基体とし、その表面にダイヤモン
ド様薄膜を高硬度膜として付けるに当たり、基体の表面
に予めグロー放電を直接作用させることによりイオンエ
ッチングすることを提案しているが、加速電圧は印加さ
れていないからエッチング効率は接着性向上の面からは
充分でなく本発明が目的する接着性の向上は充分に得ら
れない。特開昭６０−２０４６９５号も上記技術と同様
に成膜速度の向上を意図してＡｒガスを減圧室内に導入
し正負電極間に電圧を加えてプラズマを作りこれを基体
に作用させるのであるが、プラズマのイオン濃度は低い
のでエッチング効果は接着性向上の観点からは低い。特
開昭６１−１７４３７６号は基体の接着性を向上するた
めにプラズマガスで基体を処理した後、酸化処理して酸
化物被膜を形成することを記載している。しかし、プラ
ズマは先ず拡散によって正イオンが正電位のグリッドを
通り抜ける必要があり、成膜に必要な充分な量の正イオ
ンが基体に到達出来ないので結果として効率の悪い方法
である。従って従来公知の技術では基体とダイヤモンド
様薄膜との間の接着力が充分に高い成膜は可能でなかっ
た。また特開平３−８０１９０号にはイオンを加速して
基体表面を衝撃する方法が記載され、上記の各方法より
は優れているが必ずしも充分な結合力が得られていな
い。
【０００６】そこで本発明者らは特願平３−１４２６７
８号でＭｏを中間層として接着性を改善することを提案
した。この中間層はすぐれた結合力を生じることがわか
った。本発明者らは中間層として他の物質を試みたとこ
ろ、同出願に記載したものと同等以上の効果を得た。し
たがって、本発明の目的は、基体に対する結合力ないし
接着力が大きく、耐剥離性で耐久性の向上したダイヤモ
ンド様薄膜を具備した物品を提供することにある。
８号でＭｏを中間層として接着性を改善することを提案
した。この中間層はすぐれた結合力を生じることがわか
った。本発明者らは中間層として他の物質を試みたとこ
ろ、同出願に記載したものと同等以上の効果を得た。し
たがって、本発明の目的は、基体に対する結合力ないし
接着力が大きく、耐剥離性で耐久性の向上したダイヤモ
ンド様薄膜を具備した物品を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｃｏ、Ｎｉ、
Ｆｅの少なくとも一種を含む合金、セラミックス及びガ
ラスよりなる群より選択され且つダイヤモンド様薄膜と
の親和性が悪い基体の表面に、けい素と炭素の非晶質混
合物からなる中間層と、ダイヤモンド様薄膜を順に形成
した保護膜を有する物品を提供する。なお、成形あるい
は加工用金型は他の特許出願の対象としたので本発明か
らは除外される。
Ｆｅの少なくとも一種を含む合金、セラミックス及びガ
ラスよりなる群より選択され且つダイヤモンド様薄膜と
の親和性が悪い基体の表面に、けい素と炭素の非晶質混
合物からなる中間層と、ダイヤモンド様薄膜を順に形成
した保護膜を有する物品を提供する。なお、成形あるい
は加工用金型は他の特許出願の対象としたので本発明か
らは除外される。
【０００８】本発明に使用する中間層の物質は、次の３
種の物質のガスより誘導される非晶質の混合物である。
ここにガスとは次の１の炭素及びけい素を共に含有する
低分子量の化合物のガス、２と３、１と２、１と３、ま
たは１と２と３の低分子量の物質の混合ガスである。ダ
イヤモンド様薄膜を支持するので中間層も十分な硬度が
必要である。 （１）有機けい素化合物−メチルシランＣＨ3 ＳｉＨ
3 、ジメチルシラン（ＣＨ3 ）2 ＳｉＨ2 、トリメチル
シラン（ＣＨ3 ）3 ＳｉＨ、テトラメチルシランＳｉ
（ＣＨ3 ）4 。 （２）けい素化合物−シランＳｉＨ4 ，ジシランＳｉ2
Ｈ6 、四フッ化けい素ＳｉＦ4 。 （３）炭素化合物−メタンＣＨ4 、エタンＣ2 Ｈ6、プ
ロピレンＣ3 Ｈ8 、エチレンＣ2 Ｈ4 、アセチレンＣ2
Ｈ2 。
種の物質のガスより誘導される非晶質の混合物である。
ここにガスとは次の１の炭素及びけい素を共に含有する
低分子量の化合物のガス、２と３、１と２、１と３、ま
たは１と２と３の低分子量の物質の混合ガスである。ダ
イヤモンド様薄膜を支持するので中間層も十分な硬度が
必要である。 （１）有機けい素化合物−メチルシランＣＨ3 ＳｉＨ
3 、ジメチルシラン（ＣＨ3 ）2 ＳｉＨ2 、トリメチル
シラン（ＣＨ3 ）3 ＳｉＨ、テトラメチルシランＳｉ
（ＣＨ3 ）4 。 （２）けい素化合物−シランＳｉＨ4 ，ジシランＳｉ2
Ｈ6 、四フッ化けい素ＳｉＦ4 。 （３）炭素化合物−メタンＣＨ4 、エタンＣ2 Ｈ6、プ
ロピレンＣ3 Ｈ8 、エチレンＣ2 Ｈ4 、アセチレンＣ2
Ｈ2 。
【０００９】中間層を形成するための方法は、特願平２
−１４４８０号に記載されているバイアス印加プラズマ
ＣＶＤ法、または特開昭５８−１７４５０７号及び特開
平１−２３４３９６号に記載されたイオン化蒸着法が使
用できる。ここで中間層の成膜後、その膜を空気にさら
すことなく次のダイヤモンド様薄膜の形成工程に移行す
ることが望ましい。このため同じ真空槽を使用すること
が必要である。なお、好ましくはこの工程に先立って、
成膜装置の真空室内に前記基体を配置し、Ａｒ等のボン
バード用ガスを前記真空室内に導入し、熱陰極フィラメ
ントとその周りに設けられた対陰極とよりなるイオン化
手段により電離してイオンの流れを形成し、これを前記
対陰極よりも低電位にあるグリッドにより加速して基体
の表面をボンバードして活性化する前工程を採用しても
よい。
−１４４８０号に記載されているバイアス印加プラズマ
ＣＶＤ法、または特開昭５８−１７４５０７号及び特開
平１−２３４３９６号に記載されたイオン化蒸着法が使
用できる。ここで中間層の成膜後、その膜を空気にさら
すことなく次のダイヤモンド様薄膜の形成工程に移行す
ることが望ましい。このため同じ真空槽を使用すること
が必要である。なお、好ましくはこの工程に先立って、
成膜装置の真空室内に前記基体を配置し、Ａｒ等のボン
バード用ガスを前記真空室内に導入し、熱陰極フィラメ
ントとその周りに設けられた対陰極とよりなるイオン化
手段により電離してイオンの流れを形成し、これを前記
対陰極よりも低電位にあるグリッドにより加速して基体
の表面をボンバードして活性化する前工程を採用しても
よい。
【００１０】得られる中間層は結晶質ではなくて非晶質
である。後で比較する様に結晶質の中間層に比して大き
い結合力を生じる。また、中間層は最初はけい素成分を
多くし、成膜にしたがってけい素成分を減少させ、炭素
成分を多くすることが望ましい。これにより結合力を更
に向上させることができる。中間層の膜厚は０．０２〜
３μｍが好適であり、更に好ましくは０．０５〜０．５
μｍである。余り薄いと効果がなく、余り厚過ぎても効
果が飽和する。
である。後で比較する様に結晶質の中間層に比して大き
い結合力を生じる。また、中間層は最初はけい素成分を
多くし、成膜にしたがってけい素成分を減少させ、炭素
成分を多くすることが望ましい。これにより結合力を更
に向上させることができる。中間層の膜厚は０．０２〜
３μｍが好適であり、更に好ましくは０．０５〜０．５
μｍである。余り薄いと効果がなく、余り厚過ぎても効
果が飽和する。
【００１１】イオン化蒸着法及びバイアス印加ＣＶＤ法
による中間層の形成にあっては、前記の単独又は混合ガ
スを用いる。またイオン化蒸着法によるダイヤモンド様
薄膜の形成にあっては、炭化水素原料ガス又は分解又は
反応により炭化水素を生成し得る原料ガス（ここに炭化
水素とはメタン、エタン、プロパン等の飽和炭化水素、
エチレン、プロピレン、アセチレン等の不飽和炭化水素
等があり、分解して炭化水素を生成し得る原料ガスはメ
チルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、
アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類などがあ
り、又反応して炭化水素ガスを生成する原料ガスには一
酸化炭素、二酸化炭素と水素との混合ガス等がある。ま
た前記原料にはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガス
あるいは水素、酸素、窒素、水、一酸化炭素、二酸化炭
素、等の少なくとも一種を含ませることができる）を熱
陰極フィラメント−対陰極間のアーク放電、陰極熱フィ
ラメント−対陰極間の熱電子放出によるイオン化等の手
段でイオン化してイオン流とし、この流れを電場で加速
して基体に差し向けることによりダイヤモンド様薄膜を
成膜する方法であり、詳細は特開昭５８−１７４５０７
号及び特開平１−２３４３９６号に記載されている。
による中間層の形成にあっては、前記の単独又は混合ガ
スを用いる。またイオン化蒸着法によるダイヤモンド様
薄膜の形成にあっては、炭化水素原料ガス又は分解又は
反応により炭化水素を生成し得る原料ガス（ここに炭化
水素とはメタン、エタン、プロパン等の飽和炭化水素、
エチレン、プロピレン、アセチレン等の不飽和炭化水素
等があり、分解して炭化水素を生成し得る原料ガスはメ
チルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、
アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類などがあ
り、又反応して炭化水素ガスを生成する原料ガスには一
酸化炭素、二酸化炭素と水素との混合ガス等がある。ま
た前記原料にはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガス
あるいは水素、酸素、窒素、水、一酸化炭素、二酸化炭
素、等の少なくとも一種を含ませることができる）を熱
陰極フィラメント−対陰極間のアーク放電、陰極熱フィ
ラメント−対陰極間の熱電子放出によるイオン化等の手
段でイオン化してイオン流とし、この流れを電場で加速
して基体に差し向けることによりダイヤモンド様薄膜を
成膜する方法であり、詳細は特開昭５８−１７４５０７
号及び特開平１−２３４３９６号に記載されている。
【００１２】図１に中間層及びダイヤモンド様薄膜の成
膜装置の好ましい例を示す。図中３０は真空容器、３１
はチャンバーであり、排気系３８に接続されて１０-6Ｔ
ｏｒｒ程度までの高真空に引かれる。３２は基体Ｓの裏
面に設けられ負の電位Ｖａに保たれた電極である。基体
Ｓの表面に近接又は接触してダイヤモンド様薄膜の形状
を規制する窓を有するマスク４２が設けられる。このマ
スクは基体に接していても良いが膜の周部の厚みを薄く
して割れ（クラック）を減じるためにはなるべくは離間
させる。３３は基体と同一の電位Ｖａを与えられたグリ
ッドで成膜工程で炭化水素イオンの加速を行なうのに使
用される。このグリッド３３は膜の連続性を高め且つ表
面を平滑にするため適正に定めた空間率（単位面積あた
りの穴の面積）と穴密度（単位長さあたりの穴の数）の
グリッドを使用し、或いはその面内方向に振動するため
の手段を有していても良い。３４は負の電位Ｖｄに維持
された熱陰極フィラメントであり、交流電源からの電流
Ｉｆによって加熱されて熱電子を発生する。３５は原料
ガスの供給口であり、３７はガス供給通路、３７’はプ
ラズマ励起室である。フィラメント３４を取囲んで陽極
３６が配置されている。この陽極はこの場合接地されて
いるが、フィラメントに対しては正の電圧Ｖｄを有し、
電極３２及びグリッド３３に対しては正の電位Ｖａを与
えられている。フィラメント３４、陽極３６及び供給口
３５の周りを取り囲んでイオン化ガスの閉じ込め用の磁
界を発生するために電源Ｖｃからの電流Ｉｃで励磁され
る電磁コイル３９が配置されている。従って、Ｉｆ、Ｖ
ａ、Ｖｄ、コイルの電流Ｉｃを調整することにより膜質
を変えることができる。
膜装置の好ましい例を示す。図中３０は真空容器、３１
はチャンバーであり、排気系３８に接続されて１０-6Ｔ
ｏｒｒ程度までの高真空に引かれる。３２は基体Ｓの裏
面に設けられ負の電位Ｖａに保たれた電極である。基体
Ｓの表面に近接又は接触してダイヤモンド様薄膜の形状
を規制する窓を有するマスク４２が設けられる。このマ
スクは基体に接していても良いが膜の周部の厚みを薄く
して割れ（クラック）を減じるためにはなるべくは離間
させる。３３は基体と同一の電位Ｖａを与えられたグリ
ッドで成膜工程で炭化水素イオンの加速を行なうのに使
用される。このグリッド３３は膜の連続性を高め且つ表
面を平滑にするため適正に定めた空間率（単位面積あた
りの穴の面積）と穴密度（単位長さあたりの穴の数）の
グリッドを使用し、或いはその面内方向に振動するため
の手段を有していても良い。３４は負の電位Ｖｄに維持
された熱陰極フィラメントであり、交流電源からの電流
Ｉｆによって加熱されて熱電子を発生する。３５は原料
ガスの供給口であり、３７はガス供給通路、３７’はプ
ラズマ励起室である。フィラメント３４を取囲んで陽極
３６が配置されている。この陽極はこの場合接地されて
いるが、フィラメントに対しては正の電圧Ｖｄを有し、
電極３２及びグリッド３３に対しては正の電位Ｖａを与
えられている。フィラメント３４、陽極３６及び供給口
３５の周りを取り囲んでイオン化ガスの閉じ込め用の磁
界を発生するために電源Ｖｃからの電流Ｉｃで励磁され
る電磁コイル３９が配置されている。従って、Ｉｆ、Ｖ
ａ、Ｖｄ、コイルの電流Ｉｃを調整することにより膜質
を変えることができる。
【００１３】成膜にあたり、チャンバー３１内を１０-6
Ｔｏｒｒまで高真空とし、ガス供給通路３７のバルブを
操作して所定流量の中間層成膜用のガス、またはダイヤ
モンド成膜用のガス、場合によりそれと水素との混合ガ
ス、或いはそれとＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ等のキャリアガス等
を各供給口３５から導入しながら排気系３８を調整して
所定のガス圧例えば１０-1Ｔｏｒｒとする。一方、複数
の熱陰極フイラメント３４には交流電流Ｉｆを流して加
熱し、フイラメント３４と陽極３６の間には電位差Ｖｄ
を印加して放電を形成する。供給口３５から供給された
原料ガスは熱分解されるとともにフィラメントからの熱
電子と衝突してプラスのイオンと電子を生じる。この電
子は別の熱分解粒子と衝突する。電磁コイルの磁界によ
る閉じ込め作用の下に、このような現象を繰り返すこと
により原料ガスは熱分解物質のプラスイオンとなる。プ
ラスイオンは電極３２、グリッド３６に印加された負電
位Ｖａにより引き寄せられ、基体Ｓの方へ向けて加速さ
れ、基体に衝突して成膜反応を行ない、中間層またはダ
イヤモンド様薄膜を形成する。なお、各部の電位、電
流、温度等の条件については上に述べた条件の他、先に
引用した特許公報を参照されたい。
Ｔｏｒｒまで高真空とし、ガス供給通路３７のバルブを
操作して所定流量の中間層成膜用のガス、またはダイヤ
モンド成膜用のガス、場合によりそれと水素との混合ガ
ス、或いはそれとＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ等のキャリアガス等
を各供給口３５から導入しながら排気系３８を調整して
所定のガス圧例えば１０-1Ｔｏｒｒとする。一方、複数
の熱陰極フイラメント３４には交流電流Ｉｆを流して加
熱し、フイラメント３４と陽極３６の間には電位差Ｖｄ
を印加して放電を形成する。供給口３５から供給された
原料ガスは熱分解されるとともにフィラメントからの熱
電子と衝突してプラスのイオンと電子を生じる。この電
子は別の熱分解粒子と衝突する。電磁コイルの磁界によ
る閉じ込め作用の下に、このような現象を繰り返すこと
により原料ガスは熱分解物質のプラスイオンとなる。プ
ラスイオンは電極３２、グリッド３６に印加された負電
位Ｖａにより引き寄せられ、基体Ｓの方へ向けて加速さ
れ、基体に衝突して成膜反応を行ない、中間層またはダ
イヤモンド様薄膜を形成する。なお、各部の電位、電
流、温度等の条件については上に述べた条件の他、先に
引用した特許公報を参照されたい。
【００１４】中間層を成膜する方法としては図２のバイ
アス印加プラズマＣＶＤ法も上記イオン化蒸着法より他
に使用できる。その中間層の成膜装置を例示する。５１
はチャンバー、５２はＲＦ電源、５３は基板電極、５４
はＲＦ電極、５５は保護すべき基体、５６は電極５３、
５４間にバイアス電圧を印加する可変直流バイアス電
源、５７は原料ガスの導入口、及び５８は排気口であ
る。電極間寸法は例えば約４ｃｍである。バイアス電圧
は例えば−５０Ｖ〜−５ＫＶが使用できる。ＲＦ電力は
例えば５０Ｗ〜２ＫＷ、反応時間は１０〜６０分等が使
用できる。中間層のけい素と炭素の非晶質混合物のビッ
カース硬度は３００〜２５００Ｋｇ／ｍｍ2が実現でき
る。以下に本発明を例示する。
アス印加プラズマＣＶＤ法も上記イオン化蒸着法より他
に使用できる。その中間層の成膜装置を例示する。５１
はチャンバー、５２はＲＦ電源、５３は基板電極、５４
はＲＦ電極、５５は保護すべき基体、５６は電極５３、
５４間にバイアス電圧を印加する可変直流バイアス電
源、５７は原料ガスの導入口、及び５８は排気口であ
る。電極間寸法は例えば約４ｃｍである。バイアス電圧
は例えば−５０Ｖ〜−５ＫＶが使用できる。ＲＦ電力は
例えば５０Ｗ〜２ＫＷ、反応時間は１０〜６０分等が使
用できる。中間層のけい素と炭素の非晶質混合物のビッ
カース硬度は３００〜２５００Ｋｇ／ｍｍ2が実現でき
る。以下に本発明を例示する。
【００１５】
実施例１ 原料としてＳｉ2 Ｈ6 及びＣＨ4 を用い、図１のイオン
化蒸着装置を使用して表１に示す物品基体（石英ガラス
（ＳＵＰＲＡＳＩＬ（商品名）：信越石英株式会社）及
びＳＫＤ１１鋼板）の上に中間層を成膜し、次いでダイ
ヤモンド様薄膜を成膜した。すなわち、フィラメント３
４はコイル状としその幅３ｍｍ、その周りを取り囲む電
極３６との隙間８ｍｍとした。グリッド３３は５ｍｍ／
分の速度で振動させた。Ｉｆ＝２５Ａ、Ｖａ＝−５００
Ｖ、Ｖｄ＝−３０Ｖ、電磁コイルの磁束密度４００Ｇの
条件で中間層を得た。Ｘ線で測定したところどこにもピ
ークが検出されず、中間層は非晶質であった。次に原料
をＣＨ4 に切替え、Ｉｆ＝２５Ａ、Ｖａ＝−９００Ｖ、
Ｖｄ＝−３０Ｖ、電磁コイルの磁束密度４００Ｇの条件
で、膜厚３．０μｍのダイヤモンド様薄膜を得た。
化蒸着装置を使用して表１に示す物品基体（石英ガラス
（ＳＵＰＲＡＳＩＬ（商品名）：信越石英株式会社）及
びＳＫＤ１１鋼板）の上に中間層を成膜し、次いでダイ
ヤモンド様薄膜を成膜した。すなわち、フィラメント３
４はコイル状としその幅３ｍｍ、その周りを取り囲む電
極３６との隙間８ｍｍとした。グリッド３３は５ｍｍ／
分の速度で振動させた。Ｉｆ＝２５Ａ、Ｖａ＝−５００
Ｖ、Ｖｄ＝−３０Ｖ、電磁コイルの磁束密度４００Ｇの
条件で中間層を得た。Ｘ線で測定したところどこにもピ
ークが検出されず、中間層は非晶質であった。次に原料
をＣＨ4 に切替え、Ｉｆ＝２５Ａ、Ｖａ＝−９００Ｖ、
Ｖｄ＝−３０Ｖ、電磁コイルの磁束密度４００Ｇの条件
で、膜厚３．０μｍのダイヤモンド様薄膜を得た。
【００１６】実施例２ 原料としてＳｉ2 Ｈ6 及びＣＨ4 を用い、図２のバイア
ス印加プラズマＣＶＤ装置を使用し、バイアス電圧−２
５０Ｖ、流量６０（ｃｍ3 ｍｉｎ-1）、全圧０．０２５
Ｔｏｒｒ、ＲＦ電力５００Ｗ、反応時間１０分、基板温
度２００℃、電極間距離４．０ｃｍ、の条件で中間層を
成膜した。Ｘ線で測定したところどこにもピークが検出
されず、中間層は非晶質であった。次いで実施例１によ
りイオン化蒸着法でダイヤモンド膜を成膜した。
ス印加プラズマＣＶＤ装置を使用し、バイアス電圧−２
５０Ｖ、流量６０（ｃｍ3 ｍｉｎ-1）、全圧０．０２５
Ｔｏｒｒ、ＲＦ電力５００Ｗ、反応時間１０分、基板温
度２００℃、電極間距離４．０ｃｍ、の条件で中間層を
成膜した。Ｘ線で測定したところどこにもピークが検出
されず、中間層は非晶質であった。次いで実施例１によ
りイオン化蒸着法でダイヤモンド膜を成膜した。
【００１７】実施例３ 原料として（ＣＨ3 ）ＳｉＨを用い、実施例１と同様に
して中間層とダイヤモンド用薄膜を順に形成した。中間
層は非晶質であった。 実施例４
して中間層とダイヤモンド用薄膜を順に形成した。中間
層は非晶質であった。 実施例４
【００１８】原料として（ＣＨ3 ）ＳｉＨを用い、実施
例２と同様にして中間層とダイヤモンド用薄膜を順に形
成した。中間層は非晶質であった。
例２と同様にして中間層とダイヤモンド用薄膜を順に形
成した。中間層は非晶質であった。
【００１９】比較例１ 原料として、ＳｉＣｌ4 、ＣＨ4 、Ｈ2 、Ａｒを用いプ
ラズマＣＶＤ法によりＳｉＣ中間層を成膜し、次いで実
施例１にしたがってダイヤモンド様薄膜を形成した。Ｘ
線で測定したところ中間層は結晶質であった。
ラズマＣＶＤ法によりＳｉＣ中間層を成膜し、次いで実
施例１にしたがってダイヤモンド様薄膜を形成した。Ｘ
線で測定したところ中間層は結晶質であった。
【００２０】比較例２ Ａｒガス中でＳｉ3 Ｎ4 のターゲットを用い、ＲＦスパ
ッタ法により中間層を成膜し、次いで、実施例１に従い
ダイヤモンド様薄膜を形成した。Ｘ線で測定したとこ
ろ、中間層は非晶質であった。
ッタ法により中間層を成膜し、次いで、実施例１に従い
ダイヤモンド様薄膜を形成した。Ｘ線で測定したとこ
ろ、中間層は非晶質であった。
【００２１】得られた保護膜付き物品の保護膜の特性は
表１に示す通りであった。ただし密着力とスクラッチ力
の評価は次の通りであった。密着力は１ｃｍ角、長さ１
０ｃｍの角柱をダイヤモンド様薄膜にエポキシ樹脂で接
着し、引張試験機（テンシロン−商品名）で引っ張って
剥離し測定を行なった。又スクラッチ力はＲｈｅｓｃａ
社製のＣＳＲ−０２試験機で測定した。ただし、いずれ
の値も表１の第１行（イオン化蒸着法）の値を１．０と
した相対値である。
表１に示す通りであった。ただし密着力とスクラッチ力
の評価は次の通りであった。密着力は１ｃｍ角、長さ１
０ｃｍの角柱をダイヤモンド様薄膜にエポキシ樹脂で接
着し、引張試験機（テンシロン−商品名）で引っ張って
剥離し測定を行なった。又スクラッチ力はＲｈｅｓｃａ
社製のＣＳＲ−０２試験機で測定した。ただし、いずれ
の値も表１の第１行（イオン化蒸着法）の値を１．０と
した相対値である。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【発明の効果】本発明によるとけい素と炭素の非晶質混
合物からなる比較例１、２よりけい素と炭素の結晶質の
中間層、けい素と炭素以外の中間層では非晶質でも密着
力が改善されず中間層を介在することによりダイヤモン
ド様薄膜を、通常では結合が困難な物品基体に施すこと
が可能になった。
合物からなる比較例１、２よりけい素と炭素の結晶質の
中間層、けい素と炭素以外の中間層では非晶質でも密着
力が改善されず中間層を介在することによりダイヤモン
ド様薄膜を、通常では結合が困難な物品基体に施すこと
が可能になった。
【図１】本発明に使用するイオン化蒸着装置の概要を示
す。
す。
【図２】本発明に使用するバイアス印加イオン化ＣＶＤ
蒸着装置の概要を示す。
蒸着装置の概要を示す。
３２ 基体 ３３ グリッド ３４ 熱フィラメント ３５ ガス導入口 ３６ 陽極 ３９ 電磁コイル ５１ チャンバー ５２ ＲＦ電源 ５３ 基板電極 ５４ ＲＦ電極 ５５ 保護すべき基体 ５６ 電極５３と５４間にバイアス電圧を印加する直流
バイアス電源 ５７ ガス原料の導入口 ５８ 排気口
バイアス電源 ５７ ガス原料の導入口 ５８ 排気口
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年８月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】
【発明の効果】本発明によるとけい素と炭素の非晶質混
合物からなる中間層を介在することにより、ダイヤモン
ド様薄膜を通常では結合が困難な物品基体に施すことが
可能になった。比較例１、２のように、けい素と炭素の
結晶質の中間層、けい素と炭素以外の中間層では非晶質
でも密着力が改善されない。
合物からなる中間層を介在することにより、ダイヤモン
ド様薄膜を通常では結合が困難な物品基体に施すことが
可能になった。比較例１、２のように、けい素と炭素の
結晶質の中間層、けい素と炭素以外の中間層では非晶質
でも密着力が改善されない。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの少なくとも一種を含
む合金、セラミックス及びガラスよりなる群より選択さ
れ且つダイヤモンド様薄膜との親和性が悪い基体の表面
に、けい素と炭素の非晶質混合物からなる中間層と、ダ
イヤモンド様薄膜を順に形成した保護膜を有する物品。 - 【請求項２】 中間層はバイアス印加プラズマＣＶＤ法
またはイオン化蒸着法により形成されたものである請求
項１に記載の保護膜を有する物品。 - 【請求項３】 中間層の膜厚は０．０２〜３．０μｍで
ある請求項１または２に記載の保護膜を有する物品。 - 【請求項４】 中間層のけい素濃度が基体側からダイヤ
モンド様膜側へ向けて減少し、炭素濃度が逆の勾配にな
っていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
に記載の保護膜を有する物品。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3311487A JPH05124875A (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | ダイヤモンド様薄膜保護膜を有する物品 |
| US08/209,337 US5541003A (en) | 1991-10-31 | 1994-03-10 | Articles having diamond-like protective thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3311487A JPH05124875A (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | ダイヤモンド様薄膜保護膜を有する物品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05124875A true JPH05124875A (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=18017829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3311487A Pending JPH05124875A (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | ダイヤモンド様薄膜保護膜を有する物品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05124875A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000144426A (ja) * | 1998-11-17 | 2000-05-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 高硬度高密着性ｄｌｃ膜の成膜方法 |
| WO2007132570A1 (ja) * | 2006-05-17 | 2007-11-22 | Toyo Advanced Technologies Co., Ltd. | ダイヤモンド様薄膜を備えた医療器具及びその製造方法 |
| JP2008230880A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Toyo Advanced Technologies Co Ltd | ダイヤモンド様薄膜の修飾方法及び超親水性材料、医療用材料、医療用器具とその製造方法 |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP3311487A patent/JPH05124875A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000144426A (ja) * | 1998-11-17 | 2000-05-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 高硬度高密着性ｄｌｃ膜の成膜方法 |
| WO2007132570A1 (ja) * | 2006-05-17 | 2007-11-22 | Toyo Advanced Technologies Co., Ltd. | ダイヤモンド様薄膜を備えた医療器具及びその製造方法 |
| US7931934B2 (en) | 2006-05-17 | 2011-04-26 | Toyo Advanced Technologies Co., Ltd. | Medical device having diamond-like thin film and method for manufacturing thereof |
| JP2008230880A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Toyo Advanced Technologies Co Ltd | ダイヤモンド様薄膜の修飾方法及び超親水性材料、医療用材料、医療用器具とその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010508 |