JPH0635659B2 - 超硬非晶質カ−ボンの製造方法 - Google Patents
超硬非晶質カ−ボンの製造方法Info
- Publication number
- JPH0635659B2 JPH0635659B2 JP62053119A JP5311987A JPH0635659B2 JP H0635659 B2 JPH0635659 B2 JP H0635659B2 JP 62053119 A JP62053119 A JP 62053119A JP 5311987 A JP5311987 A JP 5311987A JP H0635659 B2 JPH0635659 B2 JP H0635659B2
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- Japan
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- amorphous carbon
- base material
- furnace
- titanium
- based alloy
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は超硬非晶質カーボンが容易に製造でき、しかも
単独採取が容易な超硬非晶質カーボンの製造方法に関す
る。
単独採取が容易な超硬非晶質カーボンの製造方法に関す
る。
＜技術的背景＞ 非晶質カーボン膜は硬度が極めて高く、研摩切断機、耐
摩耗材として利用できるのみならず、音の伝搬速度も高
いのでスピーカーの振動板の被覆材、ヘッドホーン、カ
ートリッジの部材に用いられている。
摩耗材として利用できるのみならず、音の伝搬速度も高
いのでスピーカーの振動板の被覆材、ヘッドホーン、カ
ートリッジの部材に用いられている。
このような性質をもつ非晶質カーボン膜を作製するとき
は、従来は金属や非金属材料の上面に最大２０μ厚程度
の皮膜として生成させていた。
は、従来は金属や非金属材料の上面に最大２０μ厚程度
の皮膜として生成させていた。
また、単独に分離した超硬非晶質カーボンを製造するに
は、 イ 金属溶媒を用いて静的高圧合成による方法、 ロ 気相からダイヤモンド質を析出するいわゆる「化学
輸送法」、 ハ 「化学蒸着法（chemical deposition）」、 ニ イオンビーム析出法 が知られている。
は、 イ 金属溶媒を用いて静的高圧合成による方法、 ロ 気相からダイヤモンド質を析出するいわゆる「化学
輸送法」、 ハ 「化学蒸着法（chemical deposition）」、 ニ イオンビーム析出法 が知られている。
＜発明が解決しようとする問題点＞ ところが、上述した超硬非晶質カーボンの製造方法はい
ずれも大規模で高価な製造設備と複雑な工程を必要とし
た。
ずれも大規模で高価な製造設備と複雑な工程を必要とし
た。
本発明はこのような従来の超硬非晶質カーボンの製造方
法の欠点を解消するためになされたものであって、複雑
な工程や大規模な設備を必要とせずに経済的に製造でき
る超硬非晶質カーボンの製造方法を提供しようとするも
のである。
法の欠点を解消するためになされたものであって、複雑
な工程や大規模な設備を必要とせずに経済的に製造でき
る超硬非晶質カーボンの製造方法を提供しようとするも
のである。
＜問題点を解決するための手段＞ 上述の目的を達成するため、本発明の超硬非晶質カーボ
ンの製造方法はチタン基合金を基材とし、１０００℃以
上の温度で不活性ガスと炭化水素ガスの混合ガス雰囲気
中で一定時間均熱し、チタン基合金基材上面に超硬非晶
質カーボンを生成させることを特徴とするものである。
ンの製造方法はチタン基合金を基材とし、１０００℃以
上の温度で不活性ガスと炭化水素ガスの混合ガス雰囲気
中で一定時間均熱し、チタン基合金基材上面に超硬非晶
質カーボンを生成させることを特徴とするものである。
本発明の超硬非晶質カーボンの製造方法に使用するチタ
ン基合金基材は、β型チタン基合金を基材に用いた方が
より好ましい結果が得られる。また、不活性ガスは通常
アルゴンガスが使用される。
ン基合金基材は、β型チタン基合金を基材に用いた方が
より好ましい結果が得られる。また、不活性ガスは通常
アルゴンガスが使用される。
＜作 用＞ 以上のように、チタン基合金を基材に使用し、１０００
℃以上の不活性ガスと炭化水素ガスとの混合ガス雰囲気
で一定時間均熱することにより、基材内部への炭化水素
の拡散が抑えられ、基材表面上に超硬非晶質カーボン膜
が生成する。
℃以上の不活性ガスと炭化水素ガスとの混合ガス雰囲気
で一定時間均熱することにより、基材内部への炭化水素
の拡散が抑えられ、基材表面上に超硬非晶質カーボン膜
が生成する。
しかも基材表面上に生成した超硬非晶質カーボン膜は基
材が冷却すると超硬非晶質カーボンとチタン基合金との
熱膨張差により自動的に基材表面から剥離するので簡単
に単独採集できる。
材が冷却すると超硬非晶質カーボンとチタン基合金との
熱膨張差により自動的に基材表面から剥離するので簡単
に単独採集できる。
＜実施例＞ つぎに、本発明の代表的な一実施例について説明する。
第１図(a)に示す棒状のβ型チタン基合金（Ti−１５Mo
−５Zr−３Al）を室温状態（たとえば１８℃、第２図の
ａ点に示す）にある真空炉中に入れ、炉内を少くとも１
×１０３Torr以下の真空又は露点が−６０℃以下の水素
を含まないガス雰囲気に排気し、炉を第２図に示すよう
に３時間かかって1100℃（点ｂ）に昇温させた。
−５Zr−３Al）を室温状態（たとえば１８℃、第２図の
ａ点に示す）にある真空炉中に入れ、炉内を少くとも１
×１０３Torr以下の真空又は露点が−６０℃以下の水素
を含まないガス雰囲気に排気し、炉を第２図に示すよう
に３時間かかって1100℃（点ｂ）に昇温させた。
炉温が１１００℃に達した後、炉内に９０〜９８％のア
ルゴンガスと１０〜２％のメタンガスを送り、炉内雰囲
気をこれらガスの混合ガス雰囲気（１気圧）に置換す
る。そしてこの炉を１１００℃に維持したまま５時間以
上均熱する（第２図の点ｃで示す）。そして、この時点
で炉内へのメタンの供給を停止し、炉の冷却作業に移
り、室温（１８℃、第２図の点ｄ）に達してから、基材
を炉から取り出したところ、基材表面に厚さ１００μｍ
を越える超硬非晶質カーボン膜が形成されておるばかり
でなく、この膜は基材表面から剥離しやすくなっている
ことが判った。これはβ型チタン基合金基材と生成した
超硬非晶質カーボンの熱膨張差に基因するものであっ
て、第２図に示す真空炉の加熱時間対加熱温度パターン
中のｃ点以降の降温過程で基材表面から自動的に剥離し
たものと思われる。
ルゴンガスと１０〜２％のメタンガスを送り、炉内雰囲
気をこれらガスの混合ガス雰囲気（１気圧）に置換す
る。そしてこの炉を１１００℃に維持したまま５時間以
上均熱する（第２図の点ｃで示す）。そして、この時点
で炉内へのメタンの供給を停止し、炉の冷却作業に移
り、室温（１８℃、第２図の点ｄ）に達してから、基材
を炉から取り出したところ、基材表面に厚さ１００μｍ
を越える超硬非晶質カーボン膜が形成されておるばかり
でなく、この膜は基材表面から剥離しやすくなっている
ことが判った。これはβ型チタン基合金基材と生成した
超硬非晶質カーボンの熱膨張差に基因するものであっ
て、第２図に示す真空炉の加熱時間対加熱温度パターン
中のｃ点以降の降温過程で基材表面から自動的に剥離し
たものと思われる。
この場合、基材の全外周面に超硬非晶質カーボンが形成
されるため、基材からこれを抜取り又は離型させること
は物理的に不可能であるが、局部的に外圧を加えること
により同部のカーボン膜の界面が破損され基材より容易
に離型捕集された。
されるため、基材からこれを抜取り又は離型させること
は物理的に不可能であるが、局部的に外圧を加えること
により同部のカーボン膜の界面が破損され基材より容易
に離型捕集された。
以上の実施例は、真空炉を使用する場合について説明し
たが、真空炉の代わりにアルゴン雰囲気加熱炉を用い、
上記実施例と同様の、炉内に基材（β型チタン基合金）
を入れｂ点（第２図）まで１気圧の１００％アルゴンガ
ス気流中で昇温し、炉温が１１００℃に到達後、炉内に
２〜１０％のメタンガスを送り、上述した真空炉の場合
と同様のガス雰囲気下で５時間以上１１００℃で均熱
し、点ｃ（第２図に示す）において、炉内へのメタンガ
スの供給を停止し、冷却し、室温に降温後、炉内から基
材を取り出したところ、真空炉を用いた場合同様、基材
表面に超硬非晶質カーボン膜が形成されていた。
たが、真空炉の代わりにアルゴン雰囲気加熱炉を用い、
上記実施例と同様の、炉内に基材（β型チタン基合金）
を入れｂ点（第２図）まで１気圧の１００％アルゴンガ
ス気流中で昇温し、炉温が１１００℃に到達後、炉内に
２〜１０％のメタンガスを送り、上述した真空炉の場合
と同様のガス雰囲気下で５時間以上１１００℃で均熱
し、点ｃ（第２図に示す）において、炉内へのメタンガ
スの供給を停止し、冷却し、室温に降温後、炉内から基
材を取り出したところ、真空炉を用いた場合同様、基材
表面に超硬非晶質カーボン膜が形成されていた。
なお、上記各実施例で基材表面に形成された膜が超硬非
晶質カーボン膜であることの確認はＸ線回折による結晶
配向性の有無と、Ｘ線マイクロアナライザによる元素分
析により判定した。その結果、Ｘ線回折では結晶配向性
が認められず非晶質物質であると考えられた。また、Ｘ
線マイクロアナライザによる元素分析では純粋のカーボ
ンであることがわかった。
晶質カーボン膜であることの確認はＸ線回折による結晶
配向性の有無と、Ｘ線マイクロアナライザによる元素分
析により判定した。その結果、Ｘ線回折では結晶配向性
が認められず非晶質物質であると考えられた。また、Ｘ
線マイクロアナライザによる元素分析では純粋のカーボ
ンであることがわかった。
なお、生成する超硬非晶質カーボン膜を特定の形状に形
成させるには、出発物質として使用するチタン基合金基
板に、例えば第１図(a)，(b)，(c)，(d)，(e)，(f)およ
び(g)のごとき筒状品、平板、円錐、半円筒状、円環
状、座金状、溝型品などを使用することにより、それぞ
れ基材と同一形状に超硬非晶質カーボン膜を形成させる
ことができる。これらは基材であるチタン基合金の形状
を予め、それぞれ所望の非晶質カーボンの形状に合致さ
せて準備すると共に、不要な部分の基材についてはあら
かじめ非晶質カーボンの生成を阻止する耐熱塗料の塗布
その他の防止法を講じることによって容易に所定形状の
ものが得られる。また、炉内ガス雰囲気のガスについて
アルゴンガスを利用する例について説明したが、他の不
活性ガスを利用することもできる。
成させるには、出発物質として使用するチタン基合金基
板に、例えば第１図(a)，(b)，(c)，(d)，(e)，(f)およ
び(g)のごとき筒状品、平板、円錐、半円筒状、円環
状、座金状、溝型品などを使用することにより、それぞ
れ基材と同一形状に超硬非晶質カーボン膜を形成させる
ことができる。これらは基材であるチタン基合金の形状
を予め、それぞれ所望の非晶質カーボンの形状に合致さ
せて準備すると共に、不要な部分の基材についてはあら
かじめ非晶質カーボンの生成を阻止する耐熱塗料の塗布
その他の防止法を講じることによって容易に所定形状の
ものが得られる。また、炉内ガス雰囲気のガスについて
アルゴンガスを利用する例について説明したが、他の不
活性ガスを利用することもできる。
＜発明の効果＞ 以上の説明から明らかなごとく、本発明の超硬非晶質カ
ーボンの製造方法は、特別に大規模の設備や、複雑な工
程を施す必要がなく、基材物質にチタン基合金を使用
し、真空炉又は不活性ガス雰囲気炉内の雰囲気を一定温
度以上の温度で不活性ガスと炭化水素ガスとの混合ガス
雰囲気にして一定時間均熱した後、降温させるだけであ
るから、極めて簡単に所望の超硬非晶質カーボン膜を生
成することができる。
ーボンの製造方法は、特別に大規模の設備や、複雑な工
程を施す必要がなく、基材物質にチタン基合金を使用
し、真空炉又は不活性ガス雰囲気炉内の雰囲気を一定温
度以上の温度で不活性ガスと炭化水素ガスとの混合ガス
雰囲気にして一定時間均熱した後、降温させるだけであ
るから、極めて簡単に所望の超硬非晶質カーボン膜を生
成することができる。
しかも、この超硬非晶質カーボン膜は使用する基板の形
状により任意の形状に簡単に生成することができる。
状により任意の形状に簡単に生成することができる。
また、炉を冷却させるときの基材と超硬非晶質カーボン
の熱膨張差を利用して簡単に剥離できるので単独採取も
容易である。
の熱膨張差を利用して簡単に剥離できるので単独採取も
容易である。
第１図(a)，(b)〜(g)はいずれも超硬非晶質カーボン膜
を所定の形状に形成させるために使用する基材の代表例
の斜視図、第２図は本発明の超硬非晶質カーボン製造方
法における時間対加熱温度パターン図である。 図 中、 ａ……加熱開始点、 ｂ……目標加熱保持温度到達点、 ｃ……冷却開始点、 ｄ……冷却終了製品取出点。
を所定の形状に形成させるために使用する基材の代表例
の斜視図、第２図は本発明の超硬非晶質カーボン製造方
法における時間対加熱温度パターン図である。 図 中、 ａ……加熱開始点、 ｂ……目標加熱保持温度到達点、 ｃ……冷却開始点、 ｄ……冷却終了製品取出点。
Claims (3)
- 【請求項１】チタン基合金を基材とし、１０００℃以上
の温度で不活性ガスと炭化水素ガスの混合ガス雰囲気で
一定時間均熱し、チタン基合金基材上面に超硬非晶質カ
ーボンを生成させることを特徴とする超硬非晶質カーボ
ンの製造方法。 - 【請求項２】チタン基合金基材を真空炉中に入れて1.00
0℃まで昇温し、1,000℃に昇温後は炉内を９０〜９８％
のアルゴンと２〜１０％の炭化水素ガスの混合ガス雰囲
気にして1,000℃以上の温度で一定時間加熱することに
よりチタン基合金基材上面に超硬非晶質カーボンを生成
させることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の
超硬非晶質カーボンの製造方法。 - 【請求項３】チタン基合金基材を不活性ガス雰囲気炉に
入れて1,000℃まで昇温し、1,000℃以上の温度に昇温後
は炉内に２〜１０％の炭化水素ガスを導入して炉内を不
活性ガスと炭化水素系ガスの混合ガス雰囲気にして、1,
000℃以上の温度で一定時間均熱し、チタン基合金基材
上面に超硬非晶質カーボンを生成させることを特徴とす
る特許請求の範囲第(1)項記載の超硬非晶質カーボンの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62053119A JPH0635659B2 (ja) | 1987-03-10 | 1987-03-10 | 超硬非晶質カ−ボンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62053119A JPH0635659B2 (ja) | 1987-03-10 | 1987-03-10 | 超硬非晶質カ−ボンの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63222010A JPS63222010A (ja) | 1988-09-14 |
| JPH0635659B2 true JPH0635659B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=12933912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62053119A Expired - Lifetime JPH0635659B2 (ja) | 1987-03-10 | 1987-03-10 | 超硬非晶質カ−ボンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0635659B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2516436B2 (ja) * | 1989-10-31 | 1996-07-24 | イビデン株式会社 | プラズマエッチング用電極板 |
-
1987
- 1987-03-10 JP JP62053119A patent/JPH0635659B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63222010A (ja) | 1988-09-14 |
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