JPH01132779A - 硬質炭素膜被覆を施した金属基体 - Google Patents
硬質炭素膜被覆を施した金属基体Info
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- JPH01132779A JPH01132779A JP62290416A JP29041687A JPH01132779A JP H01132779 A JPH01132779 A JP H01132779A JP 62290416 A JP62290416 A JP 62290416A JP 29041687 A JP29041687 A JP 29041687A JP H01132779 A JPH01132779 A JP H01132779A
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Landscapes
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、金属基体の耐摩耗性・耐腐食性の向上に関す
るものである。
るものである。
ダイヤモンド状炭素膜、アイ・カーボン膜、アモルファ
ス・カーボン膜等と呼ばれる硬質炭素膜は、優れた耐摩
耗性、化学的安定性を持つために、金属基板を覆うこと
により、金属基板の耐摩耗性や耐腐食性を向上させると
いう効果が得られる。
ス・カーボン膜等と呼ばれる硬質炭素膜は、優れた耐摩
耗性、化学的安定性を持つために、金属基板を覆うこと
により、金属基板の耐摩耗性や耐腐食性を向上させると
いう効果が得られる。
しかしながら、硬質炭素膜はシリコンやゲルマニウムの
ような半導体材料には強く密着するが、他の材料たとえ
ばアルミニウムからなる金属基板に対しては密着性が悪
く、金属基板に被覆してもすぐはがれてしまうために、
金属基板を保護することができないという欠点があった
。
ような半導体材料には強く密着するが、他の材料たとえ
ばアルミニウムからなる金属基板に対しては密着性が悪
く、金属基板に被覆してもすぐはがれてしまうために、
金属基板を保護することができないという欠点があった
。
そこで、本発明は上記欠点を解決し、半導体材料以外の
材料からなる金属基板と、硬質炭素膜との密着性を向上
させることを目的とする。
材料からなる金属基板と、硬質炭素膜との密着性を向上
させることを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の第１実施例に対応
する第１図を用いて説明すると、金属基体（１）上に硬
質炭素膜（３）を形成した硬質炭素膜を施した金属基体
（１）に於いて、金属基体（１）と硬質炭素膜（３）と
の間に、シリコン、炭素および酸素の化合物からなる薄
膜（２）を形成したことを技術的要件としている。
する第１図を用いて説明すると、金属基体（１）上に硬
質炭素膜（３）を形成した硬質炭素膜を施した金属基体
（１）に於いて、金属基体（１）と硬質炭素膜（３）と
の間に、シリコン、炭素および酸素の化合物からなる薄
膜（２）を形成したことを技術的要件としている。
尚、前記薄膜（２）は真空蒸着、スパッタリング、ＣＶ
Ｄ、プラズマＣＶＤ、イオンビーム等のドライプロセス
、もしくは塗布等のウェット・プロセスによって設ける
ことができる。
Ｄ、プラズマＣＶＤ、イオンビーム等のドライプロセス
、もしくは塗布等のウェット・プロセスによって設ける
ことができる。
〔作用〕
以上によれば、金属基板（１）と硬質炭素膜（３）との
間に前記薄１１１（２）を形成したために、前記薄膜（
２）により前記金属基板（１）と硬質炭素膜（３）との
密着性を強化し、金属基板（１）を硬質炭素膜（３）に
よって被覆することができる。その結果、金属基板（１
）を低摩擦化し、その耐摩耗性・耐腐食性などを向上さ
せることができる。硬質炭素膜（３）の性質を変えるこ
とにより、硬質炭素膜（３）の表面を半導電性から絶縁
性にしたり、その表面を黒色化することも可能である。
間に前記薄１１１（２）を形成したために、前記薄膜（
２）により前記金属基板（１）と硬質炭素膜（３）との
密着性を強化し、金属基板（１）を硬質炭素膜（３）に
よって被覆することができる。その結果、金属基板（１
）を低摩擦化し、その耐摩耗性・耐腐食性などを向上さ
せることができる。硬質炭素膜（３）の性質を変えるこ
とにより、硬質炭素膜（３）の表面を半導電性から絶縁
性にしたり、その表面を黒色化することも可能である。
上記薄膜（２）は通常−層で十分であるが、場合によっ
ては多層構造にすることにより、より一層の効果を得る
ことができる。その際、前記薄膜（２）と金属基板（１
）との接続面付近の酸素濃度が、前記薄膜（２）と硬質
炭素膜（３）との接続面付近の酸素濃度よりも大きいと
、効果がさらに高くなることが分り、また多層構造にし
た場合、硬質炭素膜（３）に接続する一層は酸素を含ま
なくても密着性が向上する。
ては多層構造にすることにより、より一層の効果を得る
ことができる。その際、前記薄膜（２）と金属基板（１
）との接続面付近の酸素濃度が、前記薄膜（２）と硬質
炭素膜（３）との接続面付近の酸素濃度よりも大きいと
、効果がさらに高くなることが分り、また多層構造にし
た場合、硬質炭素膜（３）に接続する一層は酸素を含ま
なくても密着性が向上する。
前述の多層構造において、はっきりした境界をもたず、
組成が連続的に変化し、金属基板（１）との接続面から
硬質炭素膜（３）との接続面に向かって酸素濃度が連続
的に減少する薄膜でも同様な効果が得られる。この場合
にも硬質炭素膜（３）と薄膜との接続面が酸素を含まな
くても密着性が向上することが確認できた。
組成が連続的に変化し、金属基板（１）との接続面から
硬質炭素膜（３）との接続面に向かって酸素濃度が連続
的に減少する薄膜でも同様な効果が得られる。この場合
にも硬質炭素膜（３）と薄膜との接続面が酸素を含まな
くても密着性が向上することが確認できた。
第１図は本発明の第１実施例であって、金属基板１は５
ｔｌＳ３０４研慶品または、その研磨後、無電解でＮ１
−Ｐメツキしたものを用い、金属基板１の上面に低酸素
濃度の薄＃２を厚さ０．５μｍで形成し、さらに薄膜２
の上に厚さ２．０μｍの硬質炭素膜３を形成した。
ｔｌＳ３０４研慶品または、その研磨後、無電解でＮ１
−Ｐメツキしたものを用い、金属基板１の上面に低酸素
濃度の薄＃２を厚さ０．５μｍで形成し、さらに薄膜２
の上に厚さ２．０μｍの硬質炭素膜３を形成した。
第２図は本発明の第２実施例であって、第１実施例と同
様に用いた金属基板１の上面に、高酸素濃度の薄膜４を
厚さ０．５μｍで形成し、その上に低酸素濃度の薄膜２
を厚さ０．５μｍで形成し、さらにその上に厚さ２．０
μｍの硬質炭素膜３を順次形成した。
様に用いた金属基板１の上面に、高酸素濃度の薄膜４を
厚さ０．５μｍで形成し、その上に低酸素濃度の薄膜２
を厚さ０．５μｍで形成し、さらにその上に厚さ２．０
μｍの硬質炭素膜３を順次形成した。
第３図は本発明の第３実施例であって、第１実施例と同
様に用いた金属基板１の上面に、高酸素濃度の薄膜４を
厚さ０．５μｍで形成し、その上に酸素を含まない無酸
素濃度の薄膜５を厚さ０．５μｍで形成し、さらにその
上に厚さ２．０μｍの硬質炭素１１１３を順次形成した
。
様に用いた金属基板１の上面に、高酸素濃度の薄膜４を
厚さ０．５μｍで形成し、その上に酸素を含まない無酸
素濃度の薄膜５を厚さ０．５μｍで形成し、さらにその
上に厚さ２．０μｍの硬質炭素１１１３を順次形成した
。
第４図は本発明の第４実施例であって、第１実施例と同
様に用いた金属基板ｌの上面に、酸素濃度が連続的に変
化する薄膜６を厚さ１．０μｍで形成し、その上に厚さ
２．０μｍの硬質炭素膜３を形成した。前記薄膜６は金
属基板ｌとの接続面での酸素濃度が高く、硬質炭素膜３
との接続面に向かって酸素濃度が連続的に減少し、硬質
炭素膜との接続面では酸素濃度はほぼ零になるようにし
た。
様に用いた金属基板ｌの上面に、酸素濃度が連続的に変
化する薄膜６を厚さ１．０μｍで形成し、その上に厚さ
２．０μｍの硬質炭素膜３を形成した。前記薄膜６は金
属基板ｌとの接続面での酸素濃度が高く、硬質炭素膜３
との接続面に向かって酸素濃度が連続的に減少し、硬質
炭素膜との接続面では酸素濃度はほぼ零になるようにし
た。
第５図は、前記実施例と比較するための第１比較例で、
第１実施例と同様に用いた金属基板１の上面に、厚さ２
．０μｍの硬質炭素膜３を形成した。
第１実施例と同様に用いた金属基板１の上面に、厚さ２
．０μｍの硬質炭素膜３を形成した。
第６図は、前記実施例と比較するための第２比較例で、
第１実施例と同様に用いた金属基板１の上面に、酸素を
含まない無酸素薄膜５を厚さ０．５μｍで形成し、その
上に厚さ２．０μｍの硬質炭素膜３を形成した。
第１実施例と同様に用いた金属基板１の上面に、酸素を
含まない無酸素薄膜５を厚さ０．５μｍで形成し、その
上に厚さ２．０μｍの硬質炭素膜３を形成した。
第７図は、前記実施例と比較するための第３比較例で、
第１実施例と同様に用いた金属基板冒の上面に、厚さ０
．５μｍの酸化シリコン層７を形成し、その上に厚さ２
．０μｍの硬質炭素膜３を形成した。
第１実施例と同様に用いた金属基板冒の上面に、厚さ０
．５μｍの酸化シリコン層７を形成し、その上に厚さ２
．０μｍの硬質炭素膜３を形成した。
各実施例および各比較例の薄膜２．４〜６、硬質炭素膜
３は、高周波プラズマＣＶＤ法によって形成された。薄
膜の形成には、原料に有機シリコン化合物蒸気を用い、
硬質炭素膜の形成には有機炭素化合物蒸気を用いる０表
１は各薄膜の形成条件と、その組成を示す。
３は、高周波プラズマＣＶＤ法によって形成された。薄
膜の形成には、原料に有機シリコン化合物蒸気を用い、
硬質炭素膜の形成には有機炭素化合物蒸気を用いる０表
１は各薄膜の形成条件と、その組成を示す。
ＴＭＳ ：テトラメチルシラン
表１
組成はＳｉＣとＯとの比をＸ線光電子法により、Ｃとｔ
ｒとの比は膜の酸素／ヘリウム混合ガス中での燃焼ガス
をガスクロマトグラフィーにより分析して得た。
ｒとの比は膜の酸素／ヘリウム混合ガス中での燃焼ガス
をガスクロマトグラフィーにより分析して得た。
第４実施例（第４図参照）において、酸素濃度が連続的
に変化する薄膜６は、最初ＴＭＳと酸素との流量をそれ
ぞれ２０３ＣＣ１１％ ５０ｓｅｃｍでスタートし、酸
素の濃度を徐々に減らしていった。Ｘ線光電子分光によ
り、深さ方向の組成変化を調べたところ、酸素濃度が金
属基板１に近いほど高くなっていた。
に変化する薄膜６は、最初ＴＭＳと酸素との流量をそれ
ぞれ２０３ＣＣ１１％ ５０ｓｅｃｍでスタートし、酸
素の濃度を徐々に減らしていった。Ｘ線光電子分光によ
り、深さ方向の組成変化を調べたところ、酸素濃度が金
属基板１に近いほど高くなっていた。
本実施例では、原料にテトラメチルシランを用いたが１
．ヘキサメチレジシロキサンのようなシロキサン化合物
、ヘキサメチルジシラザンのようなシラザン化合物、テ
トラエトキシシランのようなフルコキシシランを用いて
もよい。
．ヘキサメチレジシロキサンのようなシロキサン化合物
、ヘキサメチルジシラザンのようなシラザン化合物、テ
トラエトキシシランのようなフルコキシシランを用いて
もよい。
また硬質炭素膜３の製造には、メタン／水素の混合ガス
を圧力０．Ｉ Ｔｏｒｒｓ高周波数電力３００Ｗにて作
製した。
を圧力０．Ｉ Ｔｏｒｒｓ高周波数電力３００Ｗにて作
製した。
第３比較例（第７図参照）の酸化シリコン膜７はスパッ
タ法により作製した。
タ法により作製した。
各実施例および各比較例の密着性試験を、■純水中での
超音波洗争試験、０１６時間中のＣＡＳＳ試験による２
つの方法で行い、その試験結果を、表２に示す。
超音波洗争試験、０１６時間中のＣＡＳＳ試験による２
つの方法で行い、その試験結果を、表２に示す。
表２
表２により、○印は！ＡＭなしを、Δ印は硬質炭素膜だ
けの剥離を、ｘ印は全ての剥離を示す、従って、シリコ
ン、炭素および酸素を主成物とする薄膜は、金属基板１
と硬質炭素膜３との密着性を高める中間層として有用で
あることが確認できた。
けの剥離を、ｘ印は全ての剥離を示す、従って、シリコ
ン、炭素および酸素を主成物とする薄膜は、金属基板１
と硬質炭素膜３との密着性を高める中間層として有用で
あることが確認できた。
以上の実施例によれば、前記薄膜を介して硬質炭素膜３
に被覆された金属基板ｌは、硬質炭素膜３のために、耐
擦傷性や耐摩耗性などが向上でき、それによって軸受け
、ステージ、カバーなどの耐久性部品や、海水中、酸・
アルカリ等の薬品にも使用することができる。
に被覆された金属基板ｌは、硬質炭素膜３のために、耐
擦傷性や耐摩耗性などが向上でき、それによって軸受け
、ステージ、カバーなどの耐久性部品や、海水中、酸・
アルカリ等の薬品にも使用することができる。
また、硬質炭素膜３の表面は化学的に不活性であるため
に、本発明による金属基体を合成樹脂やガラス等の成形
金型に用いれば、成形材料と金型が反応して成形品や金
型を変質することを防げる。
に、本発明による金属基体を合成樹脂やガラス等の成形
金型に用いれば、成形材料と金型が反応して成形品や金
型を変質することを防げる。
同様に、化学的不活性のために吸着物質が少なく、真空
中でのガス放出が極めて少ない。従って真空装置用部品
としても有用である。特に、硬質炭素膜として黒色な膜
を使用すれば、真空中で使用でき、かつ光の反射を防ぐ
ための部品として、例えば真空分光器等の真空光学装置
用部品として有用である。
中でのガス放出が極めて少ない。従って真空装置用部品
としても有用である。特に、硬質炭素膜として黒色な膜
を使用すれば、真空中で使用でき、かつ光の反射を防ぐ
ための部品として、例えば真空分光器等の真空光学装置
用部品として有用である。
以上の本発明によれば、金属基板と硬質炭素膜との間に
シリコン、炭素および酸素を主成分とする薄膜を形成し
たために、半導体材料以外の材料からなる金属基板と硬
質炭素膜との密着性を向上させることができる。
シリコン、炭素および酸素を主成分とする薄膜を形成し
たために、半導体材料以外の材料からなる金属基板と硬
質炭素膜との密着性を向上させることができる。
第１図は本発明の第１実施例で、金属基板１上に、低酸
素濃度の１１２および硬質炭素膜３を順次形成した状態
を示す断面図である。 第２図は本発明の第２実施例で、金属基板１上に、高酸
素濃度の薄膜４、低酸素濃度の薄膜２および硬質炭素膜
３を順次形成した状態を示す断面図である。 第３図は本発明の第３実施例で、金属基板１上に、高酸
素濃度の薄膜４、無酸素濃度の薄膜５および硬質炭素膜
３を順次形成した状態を示す断面図である。 第４図は本発明の第４実施例で、金属基板１上に、酸素
濃度が連続的に変化する薄膜６および硬質炭素膜３を順
次形成した状態を示す断面図である。 第５図は本発明の第１比較例で、金属基板１上に、硬質
炭素膜３を形成した状態を示す断面図である。 第６図は本発明の第２比較例で、金属基板１上に、無酸
素薄膜５および硬質炭素膜３を順次形成した状態を示す
断面図である。 第７図は本発明の第３比較例で、金属基板１上に、酸化
シリコン膜７および硬質炭素膜３を順次形成した状態を
示す断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 ト・−・・・−・−金属基体 ２．４〜Ｇ−−−−
−−−−一薄膜３−・−−一−−−−・−硬質炭素脱 出、願人 日本光学工業株式会社
素濃度の１１２および硬質炭素膜３を順次形成した状態
を示す断面図である。 第２図は本発明の第２実施例で、金属基板１上に、高酸
素濃度の薄膜４、低酸素濃度の薄膜２および硬質炭素膜
３を順次形成した状態を示す断面図である。 第３図は本発明の第３実施例で、金属基板１上に、高酸
素濃度の薄膜４、無酸素濃度の薄膜５および硬質炭素膜
３を順次形成した状態を示す断面図である。 第４図は本発明の第４実施例で、金属基板１上に、酸素
濃度が連続的に変化する薄膜６および硬質炭素膜３を順
次形成した状態を示す断面図である。 第５図は本発明の第１比較例で、金属基板１上に、硬質
炭素膜３を形成した状態を示す断面図である。 第６図は本発明の第２比較例で、金属基板１上に、無酸
素薄膜５および硬質炭素膜３を順次形成した状態を示す
断面図である。 第７図は本発明の第３比較例で、金属基板１上に、酸化
シリコン膜７および硬質炭素膜３を順次形成した状態を
示す断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 ト・−・・・−・−金属基体 ２．４〜Ｇ−−−−
−−−−一薄膜３−・−−一−−−−・−硬質炭素脱 出、願人 日本光学工業株式会社
Claims (4)
- （１）金属基体上に硬質炭素膜を形成した硬質炭素膜被
覆を施した金属基体に於いて、 金属基体と硬質炭素膜との間に、シリコン、炭素および
酸素の化合物からなる薄膜を形成したことを特徴とする
硬質炭素膜被覆を施した金属基体。 - （２）前記薄膜に於いて、金属基体と接触する前記薄膜
の一面の酸素含有量は、硬質炭素膜と接触する前記薄膜
の他面の酸素含有量よりも多く、前記薄膜の他面の酸素
含有量は実質的に零であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の硬質炭素膜被覆を施した金属基体。 - （３）前記薄膜は水素を含んでいることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の硬質炭素膜被覆を施した金属
基体。 - （４）前記金属基体は鉄系合金、ニッケル系合金、超硬
合金、チタン合金、アルミニウム合金のいずれかである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項、又は第２項記
載の金属基体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62290416A JP2623611B2 (ja) | 1987-11-17 | 1987-11-17 | 硬質炭素膜被覆を施した金属基体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62290416A JP2623611B2 (ja) | 1987-11-17 | 1987-11-17 | 硬質炭素膜被覆を施した金属基体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01132779A true JPH01132779A (ja) | 1989-05-25 |
| JP2623611B2 JP2623611B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=17755743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62290416A Expired - Lifetime JP2623611B2 (ja) | 1987-11-17 | 1987-11-17 | 硬質炭素膜被覆を施した金属基体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2623611B2 (ja) |
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1987
- 1987-11-17 JP JP62290416A patent/JP2623611B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2623611B2 (ja) | 1997-06-25 |
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