JP2938552B2 - コーティング膜の製造方法およびコーティング膜の製造装置 - Google Patents
コーティング膜の製造方法およびコーティング膜の製造装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［概要］ ダイヤモンド気相合成膜のコーティング技術に関し、 制御が容易で高品質の密着性のよいダイヤモンド膜を
形成する製造技術を提供することを目的とし、 溶射材とダイヤモンドの混合層を形成する工程を含む
コーティング膜の製造方法であって、溶射用のプラズマ
トーチでプラズマ溶射を行ない、同時にCVD用のプラズ
マトーチでプラズマでCVDを行なって基板上に混合層を
形成する工程を含むように構成する。
形成する製造技術を提供することを目的とし、 溶射材とダイヤモンドの混合層を形成する工程を含む
コーティング膜の製造方法であって、溶射用のプラズマ
トーチでプラズマ溶射を行ない、同時にCVD用のプラズ
マトーチでプラズマでCVDを行なって基板上に混合層を
形成する工程を含むように構成する。
［産業上の利用分野］ 本発明は、コーティング技術に関し、特にダイヤモン
ド気相合成膜のコーティング技術に関する。
ド気相合成膜のコーティング技術に関する。
ダイヤモンドは、ビッカース硬度10000と地球上で最
も硬い材料であり、ヤング率、熱伝動率も高く、耐摩耗
性、化学的安定性にも優れている。このような優れた性
質のため、ダイヤモンドはバルク材料として、また被覆
材料として種々の用途が期待されている。たとえば、ダ
イヤモンド膜は、耐摩耗性コーティング、スピーカの振
動板、光学部品の透明コーティング等への応用が期待さ
れている。
も硬い材料であり、ヤング率、熱伝動率も高く、耐摩耗
性、化学的安定性にも優れている。このような優れた性
質のため、ダイヤモンドはバルク材料として、また被覆
材料として種々の用途が期待されている。たとえば、ダ
イヤモンド膜は、耐摩耗性コーティング、スピーカの振
動板、光学部品の透明コーティング等への応用が期待さ
れている。
［従来の技術］ ダイヤモンドの合成方法として、高温・高圧下でのダ
イヤモンド合成の他、近年、気相化学反応法（CVD）に
よるダイヤモンド膜の合成が研究されている。
イヤモンド合成の他、近年、気相化学反応法（CVD）に
よるダイヤモンド膜の合成が研究されている。
たとえば、H2で希釈したCH4ガスのプラズマCVDによ
り、ダイヤモンド膜を化学気相成長させる技術が提案さ
れている。プラズマCVD中のプラズマにより、H2が励起
されて活性なＨ原子が生成され、グラファイト、非晶質
カボーン等のダイヤモンド以外の炭素堆積物を除去し、
ダイヤモンドのみを残すことによってダイヤモンドCVD
膜が成長できる。
り、ダイヤモンド膜を化学気相成長させる技術が提案さ
れている。プラズマCVD中のプラズマにより、H2が励起
されて活性なＨ原子が生成され、グラファイト、非晶質
カボーン等のダイヤモンド以外の炭素堆積物を除去し、
ダイヤモンドのみを残すことによってダイヤモンドCVD
膜が成長できる。
ところが、気相合成ダイヤモンド膜は、その密着力が
極めて小さいという性質を一般的に有する。ダイヤモン
ドの核発生密度を増やしたり、炭化物等の中間層を設け
たりして密着性の改善を計ろうとする試みがなされてい
るが、十分な成果は得られていなかった。
極めて小さいという性質を一般的に有する。ダイヤモン
ドの核発生密度を増やしたり、炭化物等の中間層を設け
たりして密着性の改善を計ろうとする試みがなされてい
るが、十分な成果は得られていなかった。
本発明者らは、ダイヤモンドの高速気相合成法である
DCプラズマジェットCVD法（特開昭64−33096号参照）を
発展させ、DCプラズマジェットCVD法でダイヤモンド合
成時にプラズマ中に金属やセラミックスの粉末を供給す
ることにより、ダイヤモンドを含む溶射膜を形成させる
方法を提案した（特開昭２−22471号）。この方法で、
溶射膜とダイヤモンド膜の間に溶射材とダイヤモンドか
らなる中間層を形成することにより、高い密着力を得る
ことに成功している。
DCプラズマジェットCVD法（特開昭64−33096号参照）を
発展させ、DCプラズマジェットCVD法でダイヤモンド合
成時にプラズマ中に金属やセラミックスの粉末を供給す
ることにより、ダイヤモンドを含む溶射膜を形成させる
方法を提案した（特開昭２−22471号）。この方法で、
溶射膜とダイヤモンド膜の間に溶射材とダイヤモンドか
らなる中間層を形成することにより、高い密着力を得る
ことに成功している。
第８図に、この溶射材とダイヤモンドの混合層を形成
することのできるコーティング膜の製造装置を示す。
することのできるコーティング膜の製造装置を示す。
アノード１がカソード２を取囲んで、その間に合成用
ガス等のためガス通路３を形成している。また、アノー
ド１とカソード２の間には、直流電源４が接続される。
ガス通路３に、たとえばダイヤモンド合成用のH2ガスと
CH4ガスの混合ガス等のプラズマ形成ガスを供給し、ア
ノード１とカソード２の間に直流電圧を印加してDC放電
を行なわせると、プラズマが形成される。図中アノード
１の先端部に粉末供給用のノズル５が形成されており、
溶射用の粉末を含むキャリアガス６がノズル５から供給
される。溶射用粉末はプラズマ中で溶融し、基板７の表
面に飛来し、固化して溶射膜を形成する。
ガス等のためガス通路３を形成している。また、アノー
ド１とカソード２の間には、直流電源４が接続される。
ガス通路３に、たとえばダイヤモンド合成用のH2ガスと
CH4ガスの混合ガス等のプラズマ形成ガスを供給し、ア
ノード１とカソード２の間に直流電圧を印加してDC放電
を行なわせると、プラズマが形成される。図中アノード
１の先端部に粉末供給用のノズル５が形成されており、
溶射用の粉末を含むキャリアガス６がノズル５から供給
される。溶射用粉末はプラズマ中で溶融し、基板７の表
面に飛来し、固化して溶射膜を形成する。
ガス通路３にAr等の不活性ガスを供給し、ノズル５か
ら溶射用粉末を供給すると、基板の上に溶射膜を形成す
ることができる。ノズル５から粉末を供給せず、ガス通
路３にダイヤモンド合成用ガスを供給すると、基板上に
ダイヤモンド膜を形成することができる。また、ガス通
路３にダイヤモンド合成用ガスを供給すると共に、ノズ
ル５に溶射用粉末を供給すると、溶射とダイヤモンド気
相合成とが同時に行なわれ、溶射材とダイヤモンドの混
合膜が基板上に形成できる。
ら溶射用粉末を供給すると、基板の上に溶射膜を形成す
ることができる。ノズル５から粉末を供給せず、ガス通
路３にダイヤモンド合成用ガスを供給すると、基板上に
ダイヤモンド膜を形成することができる。また、ガス通
路３にダイヤモンド合成用ガスを供給すると共に、ノズ
ル５に溶射用粉末を供給すると、溶射とダイヤモンド気
相合成とが同時に行なわれ、溶射材とダイヤモンドの混
合膜が基板上に形成できる。
たとえば、基板７の上にまず、基板と同一材料ないし
は馴染みの良い材料からなる溶射膜８を形成し、容射材
とダイヤモンドの混合膜９をその上に形成し、ダイヤモ
ンド気相合成膜10をその上に形成する。
は馴染みの良い材料からなる溶射膜８を形成し、容射材
とダイヤモンドの混合膜９をその上に形成し、ダイヤモ
ンド気相合成膜10をその上に形成する。
このような積層構造とすることにより、たとえば基板
７とダイヤモンド膜10とが熱伝導率の大きく異なるもの
であっても、ダイヤモンド膜10を基板７上に密着性よく
形成することが可能となる。
７とダイヤモンド膜10とが熱伝導率の大きく異なるもの
であっても、ダイヤモンド膜10を基板７上に密着性よく
形成することが可能となる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、第８図を参照して説明した従来の方法
によれば、以下のような問題が生じる。
によれば、以下のような問題が生じる。
（１）．溶射とダイヤモンド合成の条件を別個に制御し
くい。
くい。
（２）．混合膜の形成時には、溶射粉末が水素を主成分
とするプラズマ中で溶融するため、水素の影響を受け
る。
とするプラズマ中で溶融するため、水素の影響を受け
る。
（３）.DCアーク放電のため、電極材が膜中に混入して
しまう。
しまう。
（４）.DCアーク放電のため、放電が安定でない。
（５）．ダイヤモンドの製膜速度はあまり早くできない
が、それに合せて溶射粉末の微量供給を行なうことが難
しい。
が、それに合せて溶射粉末の微量供給を行なうことが難
しい。
このような課題を解決することが望まれている。
本発明の目的は、上述の問題点の少なくとも１つを解
決し、制御が容易で高品質の密着性のよいダイヤモンド
膜を形成する製造技術を提供することである。
決し、制御が容易で高品質の密着性のよいダイヤモンド
膜を形成する製造技術を提供することである。
［課題を解決するための手段］ 本発明のコーティング膜の製造方法は、溶射材とダイ
ヤモンドの混合層を形成する工程を含むコーティング膜
の製造方法であって、溶射用のプラズマトーチでプラズ
マ溶射を行ない、同時にCVD用のプラズマトーチでプラ
ズマCVDを行なって基板上に混合層を形成する工程を含
むことを特徴とする。
ヤモンドの混合層を形成する工程を含むコーティング膜
の製造方法であって、溶射用のプラズマトーチでプラズ
マ溶射を行ない、同時にCVD用のプラズマトーチでプラ
ズマCVDを行なって基板上に混合層を形成する工程を含
むことを特徴とする。
また、本発明のコーティング膜の製造方法は、溶射材
とダイヤモンドの混合層を形成する工程を含むコーティ
ング膜の製造方法であって、１つのプラズマトーチでRF
放電、レーザブレイクダウン放電のいずれかによってプ
ラズマを発生させ、プラズマ溶射とプラズマCVDを行な
って混合層を形成する工程を含むことを特徴とする。
とダイヤモンドの混合層を形成する工程を含むコーティ
ング膜の製造方法であって、１つのプラズマトーチでRF
放電、レーザブレイクダウン放電のいずれかによってプ
ラズマを発生させ、プラズマ溶射とプラズマCVDを行な
って混合層を形成する工程を含むことを特徴とする。
また、本発明のコーティング膜の製造方法は、溶射材
とダイヤモンドの混合層を形成する工程を含むコーティ
ング膜の製造方法であって、溶射材をワイヤの形態でプ
ラズマ中に供給しながらプラズマ溶射しつつ、混合層を
形成する工程を含むことを特徴とする。
とダイヤモンドの混合層を形成する工程を含むコーティ
ング膜の製造方法であって、溶射材をワイヤの形態でプ
ラズマ中に供給しながらプラズマ溶射しつつ、混合層を
形成する工程を含むことを特徴とする。
［作用］ 溶射とダイヤモンド合成の条件が別個に制御しにくか
ったこと、および溶射材が水素の影響を受け易かったこ
とは、ダイヤモンド合成用のトーチで、しかもダイヤモ
ンドの合成条件下で溶射することが原因である。この課
題は、ダイヤモンド合成用のトーチと溶射用のトーチと
を別々とし、それぞれに適した条件でCVD、溶射を行な
うことで解決される。
ったこと、および溶射材が水素の影響を受け易かったこ
とは、ダイヤモンド合成用のトーチで、しかもダイヤモ
ンドの合成条件下で溶射することが原因である。この課
題は、ダイヤモンド合成用のトーチと溶射用のトーチと
を別々とし、それぞれに適した条件でCVD、溶射を行な
うことで解決される。
電極材が膜中に混入してしまう課題は、DC放電を利用
するため、電極材が消費されることが原因である。RF
（高周波）放電や集光された大出力レーザで気体を電離
させ、プラズマ化させるレーザブレイクダウン放電等の
無電極放電により、高温プラズマを発生させることによ
って解決できる。
するため、電極材が消費されることが原因である。RF
（高周波）放電や集光された大出力レーザで気体を電離
させ、プラズマ化させるレーザブレイクダウン放電等の
無電極放電により、高温プラズマを発生させることによ
って解決できる。
また、これらの放電はDC放電に比べて安定なため、放
電が不安定である課題も同時に解決することができる。
電が不安定である課題も同時に解決することができる。
なお、これらの方法を溶射およびダイヤモンド合成の
少なくとも一方に用いることにより、その効果を得るこ
とができる。
少なくとも一方に用いることにより、その効果を得るこ
とができる。
ダイヤモンドの製膜速度に合わせた溶射材の微量供給
が難しい課題は、微量粉末の供給装置がないことが原因
である。粉末の代わりにワイヤを用いることにより、ワ
イヤ径を細くし、供給速度を遅くすることにより、ダイ
ヤモンド気相合成の製膜速度に合わせた溶射材の微量供
給が可能となる。
が難しい課題は、微量粉末の供給装置がないことが原因
である。粉末の代わりにワイヤを用いることにより、ワ
イヤ径を細くし、供給速度を遅くすることにより、ダイ
ヤモンド気相合成の製膜速度に合わせた溶射材の微量供
給が可能となる。
［実施例］ まず、本発明の実施例の主たる態様を以下の表に示
す。
す。
なお、DCプラズマトーチは、構造が簡単で安価であ
る、大出力化が容易である、プラズマの流速を早くする
ことができ、トーチと基板を離すことができる等の長所
を有する。
る、大出力化が容易である、プラズマの流速を早くする
ことができ、トーチと基板を離すことができる等の長所
を有する。
RFプラズマトーチは、不純物の混入を防止でき、放電
安定性がよい等の長所を有する。
安定性がよい等の長所を有する。
また、レーザブレイクダウンプラズマトーチは、不純
物の混入を防止できる、放電安定性がよい、成膜の制御
性がよい等の長所を有する。
物の混入を防止できる、放電安定性がよい、成膜の制御
性がよい等の長所を有する。
一方、DCプラズマトーチは、Ｗ等の電極材が膜中に混
入してしまい、放電安定性が十分高いとは言えない。
入してしまい、放電安定性が十分高いとは言えない。
RFプラズマトーチは、プラズマ流速が遅く、基板から
長く離すことができず、ダイヤモンドCVDをRFプラズマ
トーチで行なうと、別のトーチを用いて溶射を行なうこ
とは困難である。
長く離すことができず、ダイヤモンドCVDをRFプラズマ
トーチで行なうと、別のトーチを用いて溶射を行なうこ
とは困難である。
また、レーザブレイクダウントーチはコスト高くな
り、大出力化が難しい。
り、大出力化が難しい。
目的に応じてこれらの方法を適宜選択して用いること
ができる。
ができる。
たとえば、別々のトーチを用いる態様は、ダイヤモン
ド合成用トーチとしては、DCプラズマまたはレーザブレ
イクダウンプラズマを用い、溶射用トーチは、DCプラズ
マ、RFプラズマ、レーザブレイクダウンプラズマのいず
れかを用い、溶射材供給は、粉末またはワイヤで行なう
ものであり、これらにより12通りの組合わせができる。
ド合成用トーチとしては、DCプラズマまたはレーザブレ
イクダウンプラズマを用い、溶射用トーチは、DCプラズ
マ、RFプラズマ、レーザブレイクダウンプラズマのいず
れかを用い、溶射材供給は、粉末またはワイヤで行なう
ものであり、これらにより12通りの組合わせができる。
このように、表全体としては、17通りの組合わせが示
されている。
されている。
以下、主な実施例について説明する。
第１図は、本発明の実施例による２つのトーチを用い
るコーティング膜の製を説明するための概略図である。
るコーティング膜の製を説明するための概略図である。
排気装置に接続された減圧チャンバ（図示せず）内
に、２つのトーチT1、T2が配置されている。第１のトー
チT1は、ダイヤモンド合成用であり、第２のトーチT2は
溶射用である。これらのトーチは、それぞれアノード1
4、15およびカソード12、13を有し、その間にDC電源2
2、23が接続されている。アノード14、15とカソード1
2、13の間には、ガス通路18、19が形成されている。ま
た、アノード14、15を取囲むように、外側部材16、17が
配置され、ガス通路20、21が形成されている。第１のト
ーチT1においては、アノード14とカソード12との間と、
アノード14と外側部材16との間に別個のガス通路が形成
され、たとえば、それぞれH2ガスとCH4ガスを供給す
る。また、第２のトーチT2においては、たとえば、カソ
ード13とアノード15との間のガス通路19に、プラズマ形
成ガス（たとえばAr）を流し、アノード15と外側部材17
との間のガス通路21にはキャリアガスに搬送させた溶射
材粉末を流す。
に、２つのトーチT1、T2が配置されている。第１のトー
チT1は、ダイヤモンド合成用であり、第２のトーチT2は
溶射用である。これらのトーチは、それぞれアノード1
4、15およびカソード12、13を有し、その間にDC電源2
2、23が接続されている。アノード14、15とカソード1
2、13の間には、ガス通路18、19が形成されている。ま
た、アノード14、15を取囲むように、外側部材16、17が
配置され、ガス通路20、21が形成されている。第１のト
ーチT1においては、アノード14とカソード12との間と、
アノード14と外側部材16との間に別個のガス通路が形成
され、たとえば、それぞれH2ガスとCH4ガスを供給す
る。また、第２のトーチT2においては、たとえば、カソ
ード13とアノード15との間のガス通路19に、プラズマ形
成ガス（たとえばAr）を流し、アノード15と外側部材17
との間のガス通路21にはキャリアガスに搬送させた溶射
材粉末を流す。
第１のトーチT1においては、カソード12とアノード14
の間にDC電圧を印加し、内側のガス通路18にH2ガスを供
給し、外側のガス通路20にCH4ガスを供給することによ
り、ダイヤモンド合成を行なうことができる。
の間にDC電圧を印加し、内側のガス通路18にH2ガスを供
給し、外側のガス通路20にCH4ガスを供給することによ
り、ダイヤモンド合成を行なうことができる。
第２のトーチT2においては、ガス通路19にプラズマ形
成ガスとしてArガスを供給し、外側のガス通路21にキャ
リアガスArに混入した溶射用粉末を供給することによ
り、溶射材の溶射を行なうことができる。なお、図中2
4、25は形成されるプラズマジェットを示す。
成ガスとしてArガスを供給し、外側のガス通路21にキャ
リアガスArに混入した溶射用粉末を供給することによ
り、溶射材の溶射を行なうことができる。なお、図中2
4、25は形成されるプラズマジェットを示す。
ダイヤモンド合成用トーチT1および溶射膜形成用トー
チT2を別個に制御し、基板７上にまず、溶射膜８を形成
し、続いて溶射／ダイヤモンド混合層９を形成し、その
上にダイヤモンド膜10を形成する。
チT2を別個に制御し、基板７上にまず、溶射膜８を形成
し、続いて溶射／ダイヤモンド混合層９を形成し、その
上にダイヤモンド膜10を形成する。
溶射用に専用のトーチＴを用いるため、ダイヤモンド
合成とは別に溶射に適した条件を選択できる。また、溶
射用のプラズマガスを自由に選べるので、水素による影
響を押さえることができる。
合成とは別に溶射に適した条件を選択できる。また、溶
射用のプラズマガスを自由に選べるので、水素による影
響を押さえることができる。
第１図に示した２つのDC放電トーチを持つ装置で、Ti
基板上にTi溶射膜、Ti/ダイヤモンド混合膜を中間層と
してダイヤモンド膜を成膜した。基板は20×20×5mmのT
i板で、成膜中の基板温度は約900℃、圧力は50Torrであ
った。Ti溶射条件は、Ar流量10/min、出力3kW、Ti粉
末の平均粒径５μｍ、溶射速度５〜20μm/minであっ
た。ダイヤモンドの合成条件は、水素ガス流量50/mi
n、メタンガス流量１/min、出力5kWであった。この条
件でのダイヤモンド成膜速度は、約１μm/minであっ
た。成膜の手順は、まず基板をトーチから十分離してお
いて、両方のトーチを点火し、安定状態に設定する。こ
の際、溶射速度は20μm/minになるように溶射粉末の供
給量を制御する。次に、基板を所定の位置に移動させ、
成膜を開始した。５分成膜後、５分かけて溶射速度を徐
々に下げ、５μm/minとした。これ以下の溶射速度は制
御困難であったため、溶射粉末の供給をオン／オフ制御
し、平均としての溶射速度を低下させた。最後に溶射粉
末供給を停止し、ダイヤモンド成膜のみを約100分行な
った。
基板上にTi溶射膜、Ti/ダイヤモンド混合膜を中間層と
してダイヤモンド膜を成膜した。基板は20×20×5mmのT
i板で、成膜中の基板温度は約900℃、圧力は50Torrであ
った。Ti溶射条件は、Ar流量10/min、出力3kW、Ti粉
末の平均粒径５μｍ、溶射速度５〜20μm/minであっ
た。ダイヤモンドの合成条件は、水素ガス流量50/mi
n、メタンガス流量１/min、出力5kWであった。この条
件でのダイヤモンド成膜速度は、約１μm/minであっ
た。成膜の手順は、まず基板をトーチから十分離してお
いて、両方のトーチを点火し、安定状態に設定する。こ
の際、溶射速度は20μm/minになるように溶射粉末の供
給量を制御する。次に、基板を所定の位置に移動させ、
成膜を開始した。５分成膜後、５分かけて溶射速度を徐
々に下げ、５μm/minとした。これ以下の溶射速度は制
御困難であったため、溶射粉末の供給をオン／オフ制御
し、平均としての溶射速度を低下させた。最後に溶射粉
末供給を停止し、ダイヤモンド成膜のみを約100分行な
った。
第６図に、このようにして製造された積層構造を概略
的に示す。
的に示す。
Ti基板50の上に、溶射Ti層51が成膜され、その上にTi
/ダイヤモンド傾斜組成混合層52が形成され、その上に
ダイヤモンド層53が形成されている。
/ダイヤモンド傾斜組成混合層52が形成され、その上に
ダイヤモンド層53が形成されている。
第６図のような構成を有する成膜後の試料を検査を以
下のように行なった。試料断面をＸ線回折で調べると共
に、500℃に加熱したのち水冷させ、熱衝撃を与える試
験を行なった。断面の微少部Ｘ線回折の結果、溶射Ti層
51からはTiの他には僅かにTiCが検出された。混合層52
からは、Ti、TiC、ダイヤモンドが検出された。また、
ダイヤモンド層53からはダイヤモンドのみが検出され
た。このように、溶射層、混合層、気相合成層共に極め
て純度の優れた層が形成できた。また、熱衝撃試験は３
回繰返したが、膜の剥離や割れは起きなかった。このよ
うに密着性のよいことも判明した。
下のように行なった。試料断面をＸ線回折で調べると共
に、500℃に加熱したのち水冷させ、熱衝撃を与える試
験を行なった。断面の微少部Ｘ線回折の結果、溶射Ti層
51からはTiの他には僅かにTiCが検出された。混合層52
からは、Ti、TiC、ダイヤモンドが検出された。また、
ダイヤモンド層53からはダイヤモンドのみが検出され
た。このように、溶射層、混合層、気相合成層共に極め
て純度の優れた層が形成できた。また、熱衝撃試験は３
回繰返したが、膜の剥離や割れは起きなかった。このよ
うに密着性のよいことも判明した。
なお、第１図に示す実施例によるコーティング膜の製
造を、第８図に示す従来の技術によるコーティング膜の
製造と比較するため、第８図の製造装置を用いて第６図
同等の層構成を形成した。このように形成した試料につ
いて、上記同様の試験を行ない、断面をＸ線回折で調べ
ると共に、500℃に加熱した後水冷させる熱衝撃試験を
行なった。
造を、第８図に示す従来の技術によるコーティング膜の
製造と比較するため、第８図の製造装置を用いて第６図
同等の層構成を形成した。このように形成した試料につ
いて、上記同様の試験を行ない、断面をＸ線回折で調べ
ると共に、500℃に加熱した後水冷させる熱衝撃試験を
行なった。
断面の微少部Ｘ線回折の結果、Ti層51からはTiは僅か
に検出されるだけで、ほとんどはTiCとなっていた。ま
た、熱衝撃試験では、１回でダイヤモンド膜が割れてし
まい、部分的には剥離が起きてしまった。剥離後の試料
を観察したところ、剥離はTi基材50とTi溶射膜51との間
で起きていた。
に検出されるだけで、ほとんどはTiCとなっていた。ま
た、熱衝撃試験では、１回でダイヤモンド膜が割れてし
まい、部分的には剥離が起きてしまった。剥離後の試料
を観察したところ、剥離はTi基材50とTi溶射膜51との間
で起きていた。
従来の技術による剥離の原因は、水素／メタンプラズ
マ中にTi粉末を供給するためにTiがTiCとなってしま
い、Ti基材50と溶射層51との間に熱膨張係数の段差が生
じてしまったこと、水素吸収による脆化により、溶射量
の靭性が低下したこと等のためと思われる。なお、この
比較試験により、上述の実施例の有意性が明らかとなっ
た。
マ中にTi粉末を供給するためにTiがTiCとなってしま
い、Ti基材50と溶射層51との間に熱膨張係数の段差が生
じてしまったこと、水素吸収による脆化により、溶射量
の靭性が低下したこと等のためと思われる。なお、この
比較試験により、上述の実施例の有意性が明らかとなっ
た。
第２図は、本発明の他の実施例によるRF放電を利用し
た溶射／ダイヤモンド膜形成を説明する概略図である。
た溶射／ダイヤモンド膜形成を説明する概略図である。
RFコイル30は、RFトーチ用管26の外周上に巻回されて
いる。RFトーチ用管26には、プラズマガス供給用のガス
導入口32および溶射粉末を搬送するキャリアガスを供給
するためのガス導入口33が設けられている。RFコイル30
にRF発振器31からRF電力を供給することにより、RFトー
チ用管26内にプラズマ34を形成することができる。この
ようにして、RFプラズマトーチT3が形成されている。基
板７は、基板ホルダ37の上に載置され、その上に溶射膜
８、溶射／ダイヤモンド混合層９、ダイヤモンド層10の
膜を形成する。
いる。RFトーチ用管26には、プラズマガス供給用のガス
導入口32および溶射粉末を搬送するキャリアガスを供給
するためのガス導入口33が設けられている。RFコイル30
にRF発振器31からRF電力を供給することにより、RFトー
チ用管26内にプラズマ34を形成することができる。この
ようにして、RFプラズマトーチT3が形成されている。基
板７は、基板ホルダ37の上に載置され、その上に溶射膜
８、溶射／ダイヤモンド混合層９、ダイヤモンド層10の
膜を形成する。
たとえばプラズマガスとしてArをベースに水素とメタ
ンを混合したガスを用い、溶射用パウダーガスとして溶
射粉末含むArガスを供給して、溶射／ダイヤモンド混合
層を形成する。
ンを混合したガスを用い、溶射用パウダーガスとして溶
射粉末含むArガスを供給して、溶射／ダイヤモンド混合
層を形成する。
第２図に示した製造装置を用いて、RF放電によりプラ
ズマを形成し、SiC基板上にSiCを中間層としてダイヤモ
ンドの成膜を試みた。基板は10×10×3mmのSiC板、溶射
粒子は平均粒径１μｍのSiC、溶射速度は10〜２μm/mi
n、ガス流量Ar2/min、水素５/min、メタン0.3/mi
n、RF出力20kW、基板温度は950℃であった。溶射速度20
μm/minでSiCを10分間溶射した後、徐々に粉末供給速度
を落し、最後にダイヤモンドのみを成長し、ダイヤモン
ド膜を厚さ約2000μｍ成膜した。
ズマを形成し、SiC基板上にSiCを中間層としてダイヤモ
ンドの成膜を試みた。基板は10×10×3mmのSiC板、溶射
粒子は平均粒径１μｍのSiC、溶射速度は10〜２μm/mi
n、ガス流量Ar2/min、水素５/min、メタン0.3/mi
n、RF出力20kW、基板温度は950℃であった。溶射速度20
μm/minでSiCを10分間溶射した後、徐々に粉末供給速度
を落し、最後にダイヤモンドのみを成長し、ダイヤモン
ド膜を厚さ約2000μｍ成膜した。
この膜を質量分析器（SIMS）で元素分析したところ、
溶射層からはSi、Ｃ、Ｈの他に微量のＢが検出された。
ダイヤモンド膜からは、Ｃ、Ｈの他にわずかにSiが検出
された。
溶射層からはSi、Ｃ、Ｈの他に微量のＢが検出された。
ダイヤモンド膜からは、Ｃ、Ｈの他にわずかにSiが検出
された。
Ｗ電極を備え、DC放電を用いる従来の技術により、同
様の実験を行なったところ、溶射膜、ダイヤモンド膜共
に電極材料であるＷが少なからず検出された。
様の実験を行なったところ、溶射膜、ダイヤモンド膜共
に電極材料であるＷが少なからず検出された。
従来の技術の比べ、上述の実施例により高純度の溶射
膜およびダイヤモンド膜を成膜できることが判明した。
膜およびダイヤモンド膜を成膜できることが判明した。
第３図は、レーザブレイクダウンを利用した他の実施
例によるコーティング膜の製造を説明するためにの概略
図である。
例によるコーティング膜の製造を説明するためにの概略
図である。
大出力CO2レーザからのレーザ光38は、集光レンズ39
によって集光される。集光されるレーザ光を囲むロート
状の壁40には、プラズマガス供給口40aが設けられてい
る。また、集束する壁40の先端はノズル42を形成し、こ
こから加熱膨張したプラズマ43を噴射する。このノズル
42の近傍にパウダーガス供給口41が配置されており、溶
射粉末とキャリアガスとの混合物を噴射する。このよう
にして、トーチT3が形成される。
によって集光される。集光されるレーザ光を囲むロート
状の壁40には、プラズマガス供給口40aが設けられてい
る。また、集束する壁40の先端はノズル42を形成し、こ
こから加熱膨張したプラズマ43を噴射する。このノズル
42の近傍にパウダーガス供給口41が配置されており、溶
射粉末とキャリアガスとの混合物を噴射する。このよう
にして、トーチT3が形成される。
基板７は基板ホルダ37の上に載置され、ノズル42の下
方に配置される。この基板７の上に、溶射／ダイヤモン
ド混合層等を形成する。
方に配置される。この基板７の上に、溶射／ダイヤモン
ド混合層等を形成する。
プラズマガス供給口40aから、プラズマガスとして水
素とメタンの混合ガスを供給し、プラズマCVDを行な
い、パウダーガス供給口41からパウダーガスとして溶射
粉末を含むArガスを供給して溶射を行なって、溶射膜
８、混合膜９、ダイヤモンド膜10等を形成する。
素とメタンの混合ガスを供給し、プラズマCVDを行な
い、パウダーガス供給口41からパウダーガスとして溶射
粉末を含むArガスを供給して溶射を行なって、溶射膜
８、混合膜９、ダイヤモンド膜10等を形成する。
第４図は、レーザブレイクダウントーチに溶射材の供
給装置として、ワイヤ供給装置を組合わせた構成を示
す。
給装置として、ワイヤ供給装置を組合わせた構成を示
す。
集光レンズ39、壁40、プラズマガス供給口40a、ノズ
ル42、基板ホルダ37は、第３図のものと同等である。ノ
ズル42の下方にパウダーガス供給口の代わりに、ワイヤ
供給装置44が設けられている。すなわち、溶射材のワイ
ヤ46は、ワイヤロール49に巻かれており、送りローラ48
に送られてワイヤガイド47からノズル42下方に供給され
る。溶射材のワイヤ46の径を細くし、送り速度を遅くす
れば溶射板の供給速度はいくらでも低下させることがで
きる。この方法ではプラズマの安定性が悪いと、溶射速
度が変動してしまうが、安定性の高いプラズマを用いる
ことにより、安定した溶射を行なうことができる。レー
ザブレイクダウン法は、特にプラズマの安定性に優れ、
しかもアークが小さくできるため、制御性良く溶射膜を
形成することができる。
ル42、基板ホルダ37は、第３図のものと同等である。ノ
ズル42の下方にパウダーガス供給口の代わりに、ワイヤ
供給装置44が設けられている。すなわち、溶射材のワイ
ヤ46は、ワイヤロール49に巻かれており、送りローラ48
に送られてワイヤガイド47からノズル42下方に供給され
る。溶射材のワイヤ46の径を細くし、送り速度を遅くす
れば溶射板の供給速度はいくらでも低下させることがで
きる。この方法ではプラズマの安定性が悪いと、溶射速
度が変動してしまうが、安定性の高いプラズマを用いる
ことにより、安定した溶射を行なうことができる。レー
ザブレイクダウン法は、特にプラズマの安定性に優れ、
しかもアークが小さくできるため、制御性良く溶射膜を
形成することができる。
第４図に示す装置を用い、Mo基板上にNbCを中間層と
してダイヤモンドの成膜を試みた。
してダイヤモンドの成膜を試みた。
レーザとして、ガスフロー型CO2レーザを用い、発振
波長10.6μｍのレーザ光38を得た。なお、レーザ光38の
出力は2kWとした。Mo基板は20×20×1mmの板、溶射ワイ
ヤは0.1mmφのNbワイヤ、ガス流量は水素10/min、メ
タン0.2/min、基板温度は800℃であった。溶射速度は
Nbワイヤの送り速度によって決定され、1cm/minとし
た。成膜は、まずワイヤ送り速度20cm/minの溶射を30分
続けた後、60分かけてワイヤ送り速度を徐々に下げて零
にし、ワイヤによる溶射を停止した。さらに、ダイヤモ
ンド膜を50分成膜した。
波長10.6μｍのレーザ光38を得た。なお、レーザ光38の
出力は2kWとした。Mo基板は20×20×1mmの板、溶射ワイ
ヤは0.1mmφのNbワイヤ、ガス流量は水素10/min、メ
タン0.2/min、基板温度は800℃であった。溶射速度は
Nbワイヤの送り速度によって決定され、1cm/minとし
た。成膜は、まずワイヤ送り速度20cm/minの溶射を30分
続けた後、60分かけてワイヤ送り速度を徐々に下げて零
にし、ワイヤによる溶射を停止した。さらに、ダイヤモ
ンド膜を50分成膜した。
成膜後に試料の断面をSIMSにより、点分析、線分析を
行ない、不純物の混入の有無、傾斜組成の様子を調べ
た。点分析の結果は、溶射膜からはNb、Ｃ、Ｈが、ダイ
ヤモンド膜からはＣ、Ｈが検出され、Ｈ以外の不純物の
混入がないことがわかった。
行ない、不純物の混入の有無、傾斜組成の様子を調べ
た。点分析の結果は、溶射膜からはNb、Ｃ、Ｈが、ダイ
ヤモンド膜からはＣ、Ｈが検出され、Ｈ以外の不純物の
混入がないことがわかった。
線分析の結果を第７図に示す。
Mo基板の領域においては、Moのみが検出され、NbC溶
射層の領域では、一定の比率でNbとＣとが検出され、Nb
C/ダイヤモンド傾斜組成混合層では、Nbが徐々に減少
し、Ｃが徐々に増大し、ダイヤモンド層においてはＣが
一定強度で検出されることが望ましい。
射層の領域では、一定の比率でNbとＣとが検出され、Nb
C/ダイヤモンド傾斜組成混合層では、Nbが徐々に減少
し、Ｃが徐々に増大し、ダイヤモンド層においてはＣが
一定強度で検出されることが望ましい。
比較のため、DC放電と粉末溶射技術により同様の構成
の溶射／ダイヤモンド膜を形成した。この比較技術によ
る試料の線分析の結果を第９図に示す。望ましい測定特
性は、第７図に対して説明したものと同等である。第７
図と第９図とを比較すると、上述の実施例による成膜方
法の場合、成分の制御が極めて精度高く行なえることが
明らかであろう。
の溶射／ダイヤモンド膜を形成した。この比較技術によ
る試料の線分析の結果を第９図に示す。望ましい測定特
性は、第７図に対して説明したものと同等である。第７
図と第９図とを比較すると、上述の実施例による成膜方
法の場合、成分の制御が極めて精度高く行なえることが
明らかであろう。
第５図に、レーザブレイクダウンCVDと、レーザブレ
イクダウンワイヤ溶射とを組合わせたダブルトーチ型成
膜装置を概略的に示す。
イクダウンワイヤ溶射とを組合わせたダブルトーチ型成
膜装置を概略的に示す。
２つのレーザ発振器54、55をそれぞれ溶射用、CVD用
に用いる。各レーザ54、55から発するレーザ光56、57を
集光レンズ58、59で集光し、ノズル60、61からプラズマ
ジェット66、67を噴射させる。溶射用ノズル60の下方に
はワイヤ供給装置44から溶射ワイヤ46が供給されてい
る。ノズル60、61は、排気系72に接続された減圧チャン
バ71内に配置されており、基板ホルダ37上に装置された
基板７上に溶射膜、CVD膜を堆積する。なお、所望のガ
スを供給することのできるガス供給装置73が、ガス導管
62、63を介して、溶射系、CVD系にそれぞれ接続されて
いる。
に用いる。各レーザ54、55から発するレーザ光56、57を
集光レンズ58、59で集光し、ノズル60、61からプラズマ
ジェット66、67を噴射させる。溶射用ノズル60の下方に
はワイヤ供給装置44から溶射ワイヤ46が供給されてい
る。ノズル60、61は、排気系72に接続された減圧チャン
バ71内に配置されており、基板ホルダ37上に装置された
基板７上に溶射膜、CVD膜を堆積する。なお、所望のガ
スを供給することのできるガス供給装置73が、ガス導管
62、63を介して、溶射系、CVD系にそれぞれ接続されて
いる。
レーザ発振器としてガスフロー型Co2レーザを用い、
レーザ光として発振波長10.6μｍ、出力2kWのレーザ光
を得た。２つのプラズマジェットが、独立に基板に対す
る距離を制御できるように、レンズおよびノズルはベロ
ーズ64、65により、それぞれ上下位置を調整できるよう
に構成されている。
レーザ光として発振波長10.6μｍ、出力2kWのレーザ光
を得た。２つのプラズマジェットが、独立に基板に対す
る距離を制御できるように、レンズおよびノズルはベロ
ーズ64、65により、それぞれ上下位置を調整できるよう
に構成されている。
第５図に示す装置を用いて、Mo基板の上にMoを溶射中
間層としてダイヤモンド膜を形成し、さらにその上に銅
を溶射する実験を行なった。基板は20×20×2mmのMo
板、溶射ワイヤは0.1mmφのMoと0.1mmφの銅ワイヤを用
いた。溶射トーチの条件はガス流量はAr5/min、レー
ザ出力はMoの場合2kW、Cuの場合1kWとした。ダイヤモン
ド合成用トーチの条件は、ガス流量は、水素10/min、
メタン0.4/min、レーザ出力2kW、成膜速度は３μm/mi
nであった。また、圧力は100Torr、基板温度は800℃で
あった。
間層としてダイヤモンド膜を形成し、さらにその上に銅
を溶射する実験を行なった。基板は20×20×2mmのMo
板、溶射ワイヤは0.1mmφのMoと0.1mmφの銅ワイヤを用
いた。溶射トーチの条件はガス流量はAr5/min、レー
ザ出力はMoの場合2kW、Cuの場合1kWとした。ダイヤモン
ド合成用トーチの条件は、ガス流量は、水素10/min、
メタン0.4/min、レーザ出力2kW、成膜速度は３μm/mi
nであった。また、圧力は100Torr、基板温度は800℃で
あった。
基板上にまず、Mo/ダイヤモンド傾斜組成層を厚さ約3
0μｍ成膜した後、ダイヤモンド膜を約200μｍ成膜し
た。その上に、ダイヤモンド/Cu傾斜組成層を厚さ約20
μｍ成膜した後、最後にCuを厚さ約50μｍ溶射した。こ
のようにして作成した試料の断面を微小部Ｘ線回折およ
びSIMSで調べた。また、試料の表面を研磨し、銅製の引
張り試験用治具をロウ付けし、密着力を測定した。微小
部Ｘ線回折による断面の分析の結果、Mo/ダイヤモンド
傾斜組成層からはMoとダイヤモンドの他にもMoCが僅か
に検出されたのみであった。ダイヤモンド/Cu傾斜組成
層からは、ダイヤモンドとCuが検出された。
0μｍ成膜した後、ダイヤモンド膜を約200μｍ成膜し
た。その上に、ダイヤモンド/Cu傾斜組成層を厚さ約20
μｍ成膜した後、最後にCuを厚さ約50μｍ溶射した。こ
のようにして作成した試料の断面を微小部Ｘ線回折およ
びSIMSで調べた。また、試料の表面を研磨し、銅製の引
張り試験用治具をロウ付けし、密着力を測定した。微小
部Ｘ線回折による断面の分析の結果、Mo/ダイヤモンド
傾斜組成層からはMoとダイヤモンドの他にもMoCが僅か
に検出されたのみであった。ダイヤモンド/Cu傾斜組成
層からは、ダイヤモンドとCuが検出された。
SIMS分析では、Mo、Ｃ、Cu、Ｈ以外には何も検出され
なかった。また、引張り試験では約1000kg/cm2でロウ付
け部が剥離してしまった。
なかった。また、引張り試験では約1000kg/cm2でロウ付
け部が剥離してしまった。
従来のDC放電のシングルトーチで作成した同様の構成
の成膜構造の場合、Ｘ線回折から溶射Mo層は大部分がMo
Cとなっていることが認められた。また、SIMS分析から
はMo、Ｃ、Ｈ、Cuの他に電極材であるＷが検出された。
また、引張り試験では300kg/cm2でCuとダイヤモンドの
間に剥離が生じた。
の成膜構造の場合、Ｘ線回折から溶射Mo層は大部分がMo
Cとなっていることが認められた。また、SIMS分析から
はMo、Ｃ、Ｈ、Cuの他に電極材であるＷが検出された。
また、引張り試験では300kg/cm2でCuとダイヤモンドの
間に剥離が生じた。
このように、２つのレーザブレイクダウントーチを用
いて、ダイヤモンドCVDと溶射とを行なうことにより、
極めて強固なダイヤモンド膜を成膜することが可能にな
る。
いて、ダイヤモンドCVDと溶射とを行なうことにより、
極めて強固なダイヤモンド膜を成膜することが可能にな
る。
以上説明したダイヤモンドコーティングは、たとえば
工具や摺動部材のコーティングやヒートシンクの絶縁コ
ーティング等として利用できる。
工具や摺動部材のコーティングやヒートシンクの絶縁コ
ーティング等として利用できる。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこ
れらに制限されるものではない。たとえば、種々の変
更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明で
あろう。
れらに制限されるものではない。たとえば、種々の変
更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明で
あろう。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ダイヤモンド
合成用トーチと溶射用トーチを別々にして、溶射膜とダ
イヤモンド膜を形成することにより、溶射膜、ダイヤモ
ンド膜をそれぞれ好適な条件で作成することができる。
合成用トーチと溶射用トーチを別々にして、溶射膜とダ
イヤモンド膜を形成することにより、溶射膜、ダイヤモ
ンド膜をそれぞれ好適な条件で作成することができる。
また、溶射用トーチを別個に用いることにより、溶射
用プラズマを不活性なものとすることができ、水素、炭
素等が溶射粒子に影響を与えることを防止することがで
きる。このため溶射材の変質や強度低下を防止すること
ができる。
用プラズマを不活性なものとすることができ、水素、炭
素等が溶射粒子に影響を与えることを防止することがで
きる。このため溶射材の変質や強度低下を防止すること
ができる。
また、RF放電やレーザブレイクダウンを用いて、プラズ
マを形成し、溶射膜、ダイヤモンド膜を形成することに
より、電極の消耗による電極材の混入を防止し、不純物
を低下することができる。これにより、溶射膜、ダイヤ
モンド膜の純度を向上することができる。
マを形成し、溶射膜、ダイヤモンド膜を形成することに
より、電極の消耗による電極材の混入を防止し、不純物
を低下することができる。これにより、溶射膜、ダイヤ
モンド膜の純度を向上することができる。
また、溶射材をワイヤとしてプラズマ中に供給するこ
とにより、低い溶射速度での制御性を高めることがで
き、溶射／ダイヤモンド傾斜組成混合層の傾斜組成をス
ムーズに変化させることができる。これにより、溶射／
ダイヤモンド傾斜組成混合層の再現性、信頼性を向上さ
せることができる。
とにより、低い溶射速度での制御性を高めることがで
き、溶射／ダイヤモンド傾斜組成混合層の傾斜組成をス
ムーズに変化させることができる。これにより、溶射／
ダイヤモンド傾斜組成混合層の再現性、信頼性を向上さ
せることができる。
第１図は、本発明の実施例によるダブルDCプラズマトー
チを持つ成膜装置を概略的に示す断面図、 第２図は、本発明の他の実施例によるRFプラズマトーチ
を持つ成膜装置を概略的に示す断面図、 第３図は、本発明の他の実施例によるレーザブレイクダ
ウンプラズマトーチを持つ成膜装置を概略的に示す断面
図、 第４図は、本発明の他の実施例によるレーザブレイクダ
ウンプラズマトーチとワイヤ供給装置を持つ成膜装置を
概略的に示す断面図、 第５図は、本発明の他の実施例によるダブルレーザブレ
イクダウンプラズマトーチとワイヤ供給装置を持つ成膜
装置を概略的に示す断面図、 第６図は、製作される成膜構造の例を示す断面図、 第７図は、第５図の成膜装置を用いて作成した積層構造
例の試料の測定結果を示すグラフ、 第８図は、従来の技術による成膜装置の構造を概略的に
示す断面図、 第９図は、第８図の成膜装置を用いて作成した積層構造
例の試料の測定結果を示すグラフである。 図において、 Ｔ……トーチ 30……RFコイル 38……レーザ光 44……ワイヤ供給装置 46……溶射材ワイヤ
チを持つ成膜装置を概略的に示す断面図、 第２図は、本発明の他の実施例によるRFプラズマトーチ
を持つ成膜装置を概略的に示す断面図、 第３図は、本発明の他の実施例によるレーザブレイクダ
ウンプラズマトーチを持つ成膜装置を概略的に示す断面
図、 第４図は、本発明の他の実施例によるレーザブレイクダ
ウンプラズマトーチとワイヤ供給装置を持つ成膜装置を
概略的に示す断面図、 第５図は、本発明の他の実施例によるダブルレーザブレ
イクダウンプラズマトーチとワイヤ供給装置を持つ成膜
装置を概略的に示す断面図、 第６図は、製作される成膜構造の例を示す断面図、 第７図は、第５図の成膜装置を用いて作成した積層構造
例の試料の測定結果を示すグラフ、 第８図は、従来の技術による成膜装置の構造を概略的に
示す断面図、 第９図は、第８図の成膜装置を用いて作成した積層構造
例の試料の測定結果を示すグラフである。 図において、 Ｔ……トーチ 30……RFコイル 38……レーザ光 44……ワイヤ供給装置 46……溶射材ワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 手島 章友 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 26/00
Claims (12)
- 【請求項１】溶射材とダイヤモンドの混合層を形成する
工程を含むコーティング膜の製造方法であって、 溶射用のプラズマトーチ（T2）でプラズマ溶射を行な
い、同時にCVD用のプラズマトーチ（T1）でプラズマCVD
を行なって基板（７）上に前記混合層（９）を形成する
工程を含むことを特徴とするコーティング膜の製造方
法。 - 【請求項２】請求項１記載のコーティング膜の製造方法
であって、前記プラズマ溶射はDC放電、RF放電、レーザ
ブレイクダウン放電の少なくとも１つを用いてプラズマ
を発生させて行なわれ、前記プラズマCVDはDC放電、レ
ーザブレイクダウン放電の少なくとも１つを用いてプラ
ズマを発生させて行なわれるコーティング膜の製造方
法。 - 【請求項３】請求項２記載のコーティング膜の製造方法
であって、前記プラズマ溶射はRF放電、レーザブレイク
ダウン放電の少なくとも１つを用いてプラズマを発生さ
せて行なわれ、前記プラズマCVDはレーザブレイクダウ
ン放電を用いて行なわれるコーティング膜の製造方法。 - 【請求項４】溶射材とダイヤモンドの混合層を形成する
工程を含むコーティング膜の製造方法であって、 １つのプラズマトーチ（T3）でRF放電、レーザブレイク
ダウン放電のいずれかによってプラズマを発生させ、プ
ラズマ溶射とプラズマCVDを行なって前記混合層（９）
を形成する工程 を含むことを特徴とするコーティング膜の製造方法。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のコーティ
ング膜の製造方法であって、前記プラズマ溶射は溶射材
をワイヤ（46）の形態で供給しながら行なうコーティン
グ膜の製造方法。 - 【請求項６】溶射材とダイヤモンドの混合層を形成する
工程を含むコーティング膜の製造方法であって、 溶射材をワイヤ（46）の形態でプラズマ中に供給しなが
らプラズマ溶射しつつ、前記混合層（９）を形成する工
程を含むことを特徴とするコーティング膜の製造方法。 - 【請求項７】溶射材とダイヤモンドの混合層を形成する
ことのできるコーティング膜の製造装置であって、 排気装置に接続された減圧チャンバ（71）と、 前記減圧チャンバ内に配置され、ガス供給手段を含み、
ダイヤモンドの気相合成を行なうことのできる第１のプ
ラズマトーチ（T1）と、 前記減圧チャンバ内に配置され、溶射材供給手段を含
み、溶射が可能な第２のプラズマトーチ（T2）と、 前記減圧チャンバ内に配置された被処理基板固定台（3
7）と を有するコーティング膜の製造装置。 - 【請求項８】請求項７記載のコーティング膜の製造装置
であって、前記第１のプラズマトーチはDC放電、レーザ
ブレイクダウン放電の少なくとも１つを用いてプラズマ
を発生することのできるプラズマトーチであり、前記第
２のプラズマトーチはDC放電、RF放電、レーザブレイク
ダウン放電の少なくとも１つを用いてプラズマを発生す
ることのできるプラズマトーチであるコーティング膜の
製造装置。 - 【請求項９】請求項８記載のコーティング膜の製造装置
であって、前記第１のプラズマトーチはレーザブレイク
ダウン放電を用いてプラズマを発生することのできるプ
ラズマトーチであり、前記第２のプラズマトーチはRF放
電、レーザブレイクダウン放電の少なくとも１つを用い
てプラズマを発生することのできるプラズマトーチであ
るコーティング膜の製造装置。 - 【請求項１０】溶射材とダイヤモンドの混合層を形成す
ることのできるコーティング膜の製造装置であって、 排気装置に接続された減圧チャンバ（71）と、 前記減圧チャンバ内に配置され、ガス供給手段と溶射材
供給手段を有し、RF放電、レーザブレイクダウン放電の
いずれかによってプラズマを発生させ、ダイヤモンドの
気相合成と溶射材の溶射を行なうことのできるプラズマ
トーチ（T3）と を有するコーティング膜の製造装置。 - 【請求項１１】請求項７〜10のいずれかに記載のコーテ
ィング膜の製造装置であって、前記溶射材供給手段はワ
イヤの形態の溶射材を供給するワイヤ供給装置（44）で
ある コーティング膜の製造装置。 - 【請求項１２】溶射材とダイヤモンドの混合層を形成す
ることのできるコーティング膜の製造装置であって、 排気装置に接続された減圧チャンバ（71）と、 前記減圧チャンバ内に配置され、ガス供給手段と溶射材
をワイヤの形態で供給することのできる溶射材供給手段
（44）を有し、ダイヤモンドの気相合成と溶射材の溶射
を行なうことのできるプラズマトーチと を有するコーティング膜の製造装置。
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|---|---|---|---|
| JP2278229A JP2938552B2 (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | コーティング膜の製造方法およびコーティング膜の製造装置 |
| US07/767,890 US5314726A (en) | 1990-10-17 | 1991-09-30 | Process for forming a mixed layer of a plasma sprayed material and diamond |
| EP91309476A EP0481722B1 (en) | 1990-10-17 | 1991-10-15 | Process and apparatus for production of a coating film |
| DE69106834T DE69106834T2 (de) | 1990-10-17 | 1991-10-15 | Verfahren und Anlage zur Herstellung eines Beschichtungsfilms. |
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|---|---|---|---|
| JP2278229A JP2938552B2 (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | コーティング膜の製造方法およびコーティング膜の製造装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04157177A JPH04157177A (ja) | 1992-05-29 |
| JP2938552B2 true JP2938552B2 (ja) | 1999-08-23 |
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ID=17594421
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|---|---|---|---|
| JP2278229A Expired - Fee Related JP2938552B2 (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | コーティング膜の製造方法およびコーティング膜の製造装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5314726A (ja) |
| EP (1) | EP0481722B1 (ja) |
| JP (1) | JP2938552B2 (ja) |
| KR (1) | KR940002751B1 (ja) |
| DE (1) | DE69106834T2 (ja) |
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| DE4322804A1 (de) * | 1993-07-08 | 1995-01-12 | Wacker Chemie Gmbh | Verfahren zur Herstellung von hochdisperser Kieselsäure und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| GB2282390B (en) * | 1993-09-23 | 1997-04-30 | Opa | Method for obtaining diamond and diamond-like films |
| JP3166919B2 (ja) * | 1993-10-29 | 2001-05-14 | ウンアクシス バルツェルス アクチェンゲゼルシャフト | 被覆体とこの被覆体を製造する方法およびその使用 |
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| US5643343A (en) * | 1993-11-23 | 1997-07-01 | Selifanov; Oleg Vladimirovich | Abrasive material for precision surface treatment and a method for the manufacturing thereof |
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| DE19958473A1 (de) | 1999-12-04 | 2001-06-07 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Herstellung von Kompositschichten mit einer Plasmastrahlquelle |
| DE19958474A1 (de) * | 1999-12-04 | 2001-06-21 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Erzeugung von Funktionsschichten mit einer Plasmastrahlquelle |
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| EP1980645A1 (de) * | 2007-04-13 | 2008-10-15 | Ralf Stein | Verfahren zum Aufbringen einer mehrlagigen Beschichtung auf Werkstücke und/oder Werkstoffe |
| CA2658210A1 (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-04 | Sulzer Metco Ag | Method and apparatus for the coating and for the surface treatment of substrates by means of a plasma beam |
| BR112013033473B1 (pt) * | 2011-06-28 | 2022-05-10 | Mtix Limited | Método para tratamento de um substrato, aparelho para tratamento de um substrato e uso do aparelho |
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| DE102013010126B4 (de) * | 2013-06-18 | 2015-12-31 | Häuser & Co. GmbH | Plasmapulverspritzverfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Paneelen für Kesselwände in Verbindung mit einem Laserstrahlgerät |
| JP2015090916A (ja) * | 2013-11-06 | 2015-05-11 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置及び基板処理方法 |
| DE102014221735A1 (de) * | 2014-10-24 | 2016-04-28 | Mahle Lnternational Gmbh | Thermisches Spritzverfahren und Vorrichtung dafür |
| CN107447179B (zh) * | 2017-07-21 | 2019-12-10 | 上海交通大学 | 一种复合热喷涂方法 |
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