TWI504766B - 具有類鑽碳膜之材料及其製造方法 - Google Patents

具有類鑽碳膜之材料及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI504766B
TWI504766B TW099132971A TW99132971A TWI504766B TW I504766 B TWI504766 B TW I504766B TW 099132971 A TW099132971 A TW 099132971A TW 99132971 A TW99132971 A TW 99132971A TW I504766 B TWI504766 B TW I504766B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
diamond
carbon
intermediate layer
carbon film
Prior art date
Application number
TW099132971A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201125992A (en
Inventor
Yoshitaka Mitsuda
Kenji Nose
Yuya Morihisa
Original Assignee
Yoshitaka Mitsuda
Smc Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yoshitaka Mitsuda, Smc Kk filed Critical Yoshitaka Mitsuda
Publication of TW201125992A publication Critical patent/TW201125992A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI504766B publication Critical patent/TWI504766B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/027—Graded interfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0605—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3435—Applying energy to the substrate during sputtering
    • C23C14/345—Applying energy to the substrate during sputtering using substrate bias

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Description

具有類鑽碳膜之材料及其製造方法
本發明係有關於一種具有類鑽碳膜之材料及其製造方法，該具有類鑽碳膜材料含有基板及以中間層介於其間而形成於該基板表面上之具有類似鑽石的碳膜。
已知具有類似鑽石的碳(下文指DLC)膜係由非晶形之碳所組成，其具有高硬度及低摩擦係數，從而於各種基板使用作為抗磨耗(abrasion-resistant)潤滑膜。具體而言，該DLC膜已用於磁性碟片讀取頭之表面塗層、工作器具等。用於形成該DLC膜之已知方法包含電漿化學氣相合成(CVD)方法、濺鍍方法、電弧離子鍍覆法等。
該DLC膜與基板之間的結合強度並不高，使得該DLC膜易於自該基板剝離。因此，已對於避免該DLC膜剝離進行許多研究。
例如，日本早期公開專利案第10-203897號提出一種基板表面清潔方法，其係含有以氫離子照射該基板以誘導表面之還原反應，然後令該表面暴露於濺鍍氣體。然而，該基板係由無法輕易轉換成碳化物之物質(如鋁、鎂、矽或其合金)所組成，即使在使用經清潔之表面的情況下仍很難避免該DLC膜剝離。
日本早期公開專利案第10-203897號之第0023段中，敘述一種方法，其係含有植入碳離子至基板中以形成作為離子植入層之含碳層；以及隨後於其上形成DLC膜。然 而，此種方法，含碳層係形成於該基板內側，且該基板表面組成可能難以藉由離子植入改變。因此，難以在DLC膜及表面維持良好的結合強度，也因此難以避免DLC膜的剝離。
另一種避免該DLC膜剝離之方法係設置中間層於該基板與DLC膜之間。例如，日本早期公開專利案第10-203896號敘述一種方法，係含有下列步驟：依序在該基板表面形成由矽、鎢、鈦或鋁所組成之黏著層和碳化矽、碳化鎢、碳化鈦或碳化鋁所組成之IDLC預處理層；以及於該DLC預處理層上形成該DLC膜。
此外，日本早期公開專利案第2008-024996號敘述一種方法，係含有下列步驟：於由鋁、鎂或鈦之合金所組成之基板上形成作為中間層之含金屬DLC層；以及接著交替地堆疊該DLC膜及該含金屬DLC層。該含金屬DLC層中之金屬為鎢、鉬、鉻或鈦，且該金屬含量為5重量%至15重量%。
當中間層依上述內容形成時，用於產生中間層之金屬之標靶及設備的要求係如日本早期公開專利案第10-203896號之第2圖及日本早期公開專利案第2008-024996號第0031段所示。因此，該薄膜形成裝置具有複雜的巨大結構，導致耗費很高的設備成本。
本發明之目的在於提供一種具有DLC膜之類鑽碳膜形成材料，其係不易自基板上剝離。
本發明之又一目的在於提供一種製造類鑽碳膜形成材料的方法，其可使用一般薄膜形成裝置實施。
於本發明之一態樣中，提供一種類鑽碳膜形成材料，包括：基板；以及以中間層介於其間而形成於該基板表面之具有類似鑽石的碳膜，其中，該中間層為複合層，係含有衍生自該基板之成分金屬(component metal)原子及類鑽碳。該衍生自該基板之成分金屬原子意指金屬原子得自作為產生源之基板，且不包含藉由使用基板以外之標靶等作為產生源所獲得之金屬原子。
含有該等成分之中間層係穩固地結合至該基板及DLC膜二者。因為該中間層含有來自基板之成分金屬原子，該中間層與該基板極為相容。此外，因為該中間層含有DLC，該中間層與該DLC膜極為相容。
因此，該中間層係以良好的結合強度連接至該基板及DLC膜各者。其結果，透過該中間層形成於基板和DLC膜之間，該DLC膜穩固地結合至該基板，並避免該DLC膜自該基板剝離。
該基板成分之較佳實例包含鋁、鎂、矽或含有鋁、鎂及矽之至少一者的合金。已知該DLC膜容易自該金屬剝離。本發明中，則可形成即使是這些金屬剝離亦不易剝離之DLC膜。
上述之金屬是輕量的，以致於所得之DLC膜形成材料可達成低的重量。
該中間層中之成分金屬原子之組成比例係自該基板至 具有類鑽碳膜的方向遞減。在此情況中，該中間層可為梯度層(gradient layer)，係具有隨著金屬及DLC組成比例變化而改變之性質。因此，即使該基板與DLC膜具有熱擴散係數差異，該中間層之基板側部分具有之熱擴散係數約等於該基板之熱擴散係數，且該中間層之DLC膜側部分具有之熱擴散係數約等於該DLC膜之熱擴散係數。其結果，例如當該DLC膜形成材料用於高溫環境時，可避免該DLC膜因該基板與DLC膜之間的熱擴散係數的失配而剝離。
本發明之另一態樣中，係提供一種製備具有類鑽碳膜材料之方法，該材料包括基板以及以中間層介於其間而形成於該基板表面上之具有類鑽的碳膜，該方法包括下列步驟：在電漿中對該基板施以負向偏壓，以自該基板釋放成分金屬原子至該電漿中；自碳源產生碳原子，同時持續對該基板施以負向偏壓；降低該負向偏壓之電壓絕對值，藉此沉積該來自該基板之成分金屬原子及碳原子至該基板表面，以形成作為複合層之中間層，該複合層含有來自該基板之成分金屬原子及類鑽碳；以及降低該負向偏壓之電壓絕對值至零，藉此僅沉積碳原子至該中間層，以形成該類鑽碳膜。
可簡單地藉由上述步驟形成含有衍生自該基板之成分金屬原子(得自作為產生源之基板的金屬原子)之中間層及該DLC膜。
因為該中間層之金屬原子係得自作為產生源之基板，就不需要其他標靶及設備來形成該中間層。因此，該薄膜 形成裝置之結構可為簡單而不需要擴大裝置，而降低設備成本。
該用於自該基板釋放成分金屬原子至電漿中所施加的負向偏壓(初始偏壓)可具有電壓-100至-1000V。
較佳地，該負向偏壓之電壓絕對值係自施以初始偏壓以自該基板釋放成分金屬原子至該電漿中時逐步或漸漸地減少至零，以形成該類鑽碳膜。在此情況下，該中間層可輕易地形成，且在自基板至DLC膜之方向上該金屬之組成比例是減少的，而DLC之組成比例為增加的。
在本發明中，該含有產生自該基板及DLC之金屬原子的中間層係形成於該基板表面，且該DLC膜係形成於其上。該中間層係與該基板及DLC膜二者極為相容，且因此穩固地與該二者結合。因此，該中間層係以良好的結合強度連接至該基板及DLC膜各者。其結果，該DLC膜可藉由該形成於二者之間的中間層穩固地結合至該基板，從而避免該DLC膜剝離。
透過以下敘述及伴隨的圖式以說明實例之方式顯示本發明較佳實施例後，本發明之上述及其他目的、特徵及優點將變的更加明顯。
以下將搭配圖式詳細說明本發明之具有DLC膜之材料及製造方法之較佳實施例。
第1圖係此實施例之具有DLC膜之材料10主要部份之放大縱向剖視圖。該DLC膜形成材料10係藉由在基板 12表面依序形成中間層14及DLC膜16而得。
該基板12為金屬件，在本實施例中，較佳地，該基板12含有鋁、鎂、矽或含有該等元素之至少一者的合金。通常，這類金屬，尤其是矽，無法輕易地轉換成碳化物，且難以避免該DLC膜16自該金屬剝離。此外，本實施例中，該基板12可由該金屬所組成。
較佳地，該具有DLC膜之材料10可用於磁性碟片讀取頭、工作器具等，但不限於此。
該中間層14為複合層，係含有DLC及衍生自該基板12之成分金屬原子(本實施例中之鋁、鎂、矽等)。該中間層14含有來自該基板12之成分金屬原子，以藉此穩固地結合於該基板12。
該中間層14中，接近該基板12之部分具有較高的金屬組成比例及較低的DLC組成比例。相對地，越遠離該基板12之部分具有較低的金屬組成比例及較高的DLC組成比例。因此，該中間層14係在厚度方向上具有金屬及DLC組成比例改變之梯度層。
該中間層14良好之厚度為約0.01至1.0μm，但不特別以此為限。
形成於該中間層14上之該DLC膜係僅由該DLC所組成。因此，該DLC膜16不含來自該基板12之成分金屬原子。換言之，該DLC膜16中，來自該基板12之成分金屬原子(含於該中間層14中之金屬)的組成比例為零。
如下文所述，該中間層14及DLC膜16係連續地藉由 改變濺鍍該基板12之成分金屬原子的條件至不濺鍍該原子的條件而形成。因此，該DLC膜16與該中間層14極為相容並穩固地結合。
由上述內容明顯可知該中間層14穩固地結合該基板12及DLC膜16二者，並避免該DLC膜16剝離。
可適當地視所欲的性質(如滑動性)而選擇該DLC膜16之厚度。不用以特別限制的厚度為0.2至10μm。
以下將敘述製造該DLC膜形成材料10之方法。
第2圖係顯示用以製造該具有DLC膜之材料10之膜形成裝置20(電漿膜形成裝置)之結構的整體概要結構示意圖。該膜形成裝置20含有真空室22以容納該基板12、負向偏壓供應器24(如高頻或直流電源供應器)、以及可被電漿產生電極26帶電化(electrified)之碳靶27。
該電漿產生電極26係設於該真空室22之底部，同時該基板12係設於該相對位置。電漿產生電源供應器28係電性連接該電漿產生電極26，同時該負向偏壓供應器24係電性連接該基板12。該負向偏壓供應器24產生之電壓係透過與其電性連接之動態偏壓調控機構30予以調控。
惰性氣體入口32係形成於該真空室22。惰性氣體自惰性氣體源(未顯示)通過該惰性氣體入口32導入該真空室22，並接著用作電漿源。
該真空室22係透過排氣路徑36連接至排氣泵38。由支撐軸(holding shaft)40可轉動地軸向支撐之阻隔板42係設於排氣泵38之上流。當阻隔板42在如第2圖之水平方 向伸出，阻擋該排氣路徑36之面積達到最小，且排氣量被最大化。另一方面，當阻隔板42在如第2圖之垂直方向伸出，阻擋之面積達到最大，而排氣量則最小化。
可使用具有上述基礎結構之膜形成裝置20且如下述而製造具有DLC膜材料10。
首先，自惰性氣體入口32導入如氬氣之惰性氣體至該真空室22並開啟排氣泵38。例如，該真空室22之內壓係維持在0.1至1Pa。
同時，開啟該電漿產生電源供應器28及負向偏壓供應器24，藉此在電漿產生電極26及基板12之間產生電場。藉由該電場在該真空室22中產生電漿。對該基板12施加-100至-1000V之負向偏壓，並以-600V為佳。該負向偏壓可為交流或直流偏壓。
藉由施加負向偏壓以濺鍍該基板12。因此，如第3A圖所示，該基板12中所含之成分金屬原子(即鋁、鎂、或矽原子等)由該基板12釋放至該電漿中。該碳靶27則被同時地被濺鍍，從而該碳原子被釋放至該電漿中。
施加至該基板12之負向偏壓係藉由該動態偏壓調控機構30予以調控。具體而言，如第4圖所示，該負向偏壓之絕對值係於固定時間間隔降低。
當負向偏壓達到過大之絕對值，來自基板12之碳原子及成分金屬原子分散至該電漿中。當該絕對值降低，來自基板12之碳原子及成分金屬原子趨向該基板12。接著，如第3B圖所示，來自基板12之碳原子及成分金屬原子係 沉積至該基板上而開始形成該中間層14。
當該負向偏壓絕對值較大時，大量的成分金屬原子會自該基板12釋放，因此，相對小量的碳原子被用於膜形成。因此，沉積在膜形成之初始階段的部份中間層14具有較高的金屬組成比例。
在過了預定的時間後，如上所述，(參閱第4圖)藉由該動態偏壓調控機構30於固定時間間隔逐步降低施加至該基板12之負向偏壓絕對值。接著，降低自該基板12釋放之成分金屬原子及/或碳原子的量，且該膜中碳原子的比例相對地增加。因此，在降低該絕對值之後，相較於該降低前所沉積的部份，該中間層14中沉積的部份具有較低之金屬組成比例及較高之碳組成比例。
藉由重複調控該負向偏壓，可形成該中間層14如具有隨厚度增加而金屬組成比例減少且碳組成比例增加之梯度層。
該負向偏壓之絕對值最後降低至零。在此階段，金屬原子自該基板12釋放，主要是使用碳原子於膜形成。因此，完成形成該中間層14，且開始如第3C圖及第4圖形成該DLC膜16。
當該負向偏壓為零而持續形成一預定時間，就完成該DLC膜16的形成。因此，得到第1圖顯示之具有DLC膜材料10，其係含有依序堆疊於該基板12表面之該中間層14及DLC膜16。
如上所述，該中間層14含有來自該基板12之成分金 屬原子及DLC。因此，提升該中間層14與基板12之間及該中間層14與DLC膜16之間的結合強度。該DLC膜16藉由該含有來自該基板12之成分金屬原子及DLC的中間層14穩固地結合至該基板12。過去很難避免該DLC膜自該基板(如鋁、鎂或矽)剝離。在本具體實施例中，即使在該基板係由該等物質所組成的情況下，可有效地避免或防止該DLC膜16之剝離。
再者，該實施例之方法中，不需要其他靶或設備去形成該中間層14。因此，該膜形成裝置20之結構可維持簡單而不需擴大裝置20，從而降低設備成本。
由於該DLC膜16之高硬度，該具有DLC膜之材料10(即具有該中間層14及DLC膜16之該基板12)具有高磨耗阻抗，且因低摩擦係數而具有優異潤滑性。因此，可減少潤滑油之用量以節省資源並減輕環境負荷。
因為不易剝離該DLC膜16，使用該具有DLC膜之材料10之滑動元件可長時期展現優異潤滑性以降低運作與維持的成本。
此外，用於該基板12之鋁、鎂、矽及含有至少一種該元素之合金係輕量的金屬，以致於本實施例中所得之具有DLC膜之材料可達成低的重量及低磨擦係數。
雖然上述實施例中以使用碳靶之濺鍍方法為例，亦可藉由使用烴氣體之CVD方法形成該中間層14及DLC膜16。在此情況中，例如該烴氣體可為甲烷氣體或乙炔氣體。
在此實施例中，係如第4圖所示，將施加至該基板12 之該負向偏壓之絕對值逐步降低。不限於以此方式降低該絕對值，且可隨著時間連續地(逐漸地)降低該絕對值。
雖然，本實施例中，提及鋁、鎂、矽及含有至少一種該元素之合金為用於該基板12之較佳成分實例，但該成分不特別限於此。舉例而言，該基板12可由鐵為主之合金所組成，如鋼。
實例1
本發明將詳細描述非限制本發明範圍之相關實例。
準備直徑為24mm以及厚度6mm之A2017(根據JIS之鋁合金)之碟片作為基板12，在第2圖所示之膜形成裝置20中，該基板12及石墨靶(未顯示)係置於該真空室22中。
接著，該真空室22之內壓係抽至低於5x10-4 Pa，且自該惰性氣體入口32導入Ar氣體至真空室22。以4sccm的流速供應Ar氣體以調控該真空室22之內壓在1Pa。使該基板12在此狀態持續2小時，同時施加-600V的負向偏壓，從而藉由Ar離子蝕刻清潔該基板12之表面。
藉由供應電力對該石墨靶施加電壓，以自石墨靶產生碳原子。而施加電壓的時點為開始形成膜的時點。
藉由動態偏壓調控機構30以5分鐘為間隔重複地以100V降低該負向偏壓之絕對值。因此，該負向偏壓逐步地改變至-500、-400、-300、-200及-100。已發現在-500至-100V之負向偏壓下於該基板12上形成膜。
進一步將負向偏壓自-100改變至0V，並持續形成膜5 分鐘。亦於0V的負向偏壓下形成膜。
對因此得到之實例樣品膜做成分分析。其結果，上層膜為DLC膜16，而較低膜為含金屬DLC層。該含金屬DLC層之金屬組成比例在朝向該基板12之方向上增加。
為了比較，將相同之基板12進行前述之預處理，接著快速地將負向偏壓改變至0V以形成DLC膜16，藉此得到比較例之樣品。
使用球對盤(ball-on-disk)方法對該實例及比較例的樣品進行摩擦磨耗(frictional wear)測試。在此測試中，在100gf之載重、0.785公分/秒之線性速度、0.5圈/秒之轉速及5.0mm之旋轉半徑下使用SUS304(JIS之不鏽鋼)之摩擦材料。
結果係顯示於第5圖，如第5圖所示，比較例樣品中，該DLC膜16在對應40000圈之約600m時剝離。相對地，實例樣品，該DLC膜16即使在對應120000圈之約2000m仍未剝離且保持結合狀態。
對比較例樣品進行摩擦磨耗測試所形成之磨耗軌跡SEM圖片係顯示於第6及7圖，第8及9圖則顯示實施例樣品之磨耗軌跡SEM圖片。第6及8圖係放大100倍之SEM圖片，而第7及9圖係放大1000倍之SEM圖片。
如第6至9圖所示，該比較例樣品之DLC膜16剝離，而實例樣品中之DLC膜16僅僅磨損並仍結合在基板12上。由此明顯可知，藉由形成含有來自基板12之成分金屬原子之中間層14可避免DLC膜16之剝離。
本發明之具有類鑽碳膜之材料及其製造方法並不限於前述之具體實施例。應了解的是在不超出如所提申請專利範圍的本發明範疇內可改變或調整本發明。
10‧‧‧具有DLC膜材料
12‧‧‧基板
14‧‧‧中間層
16‧‧‧DLC膜
20‧‧‧膜形成裝置
22‧‧‧真空室
24‧‧‧負向偏壓供應器
26‧‧‧電漿產生電極
27‧‧‧碳靶
28‧‧‧電漿產生電源供應器
30‧‧‧動態偏壓調控機構
32‧‧‧惰性氣體入口
36‧‧‧排氣路徑
38‧‧‧排氣泵
40‧‧‧支撐軸
42‧‧‧阻隔板
第1圖為顯示本發明實施例之具有DLC膜材料之主要部份之放大縱向剖視圖；第2圖為顯示用於製造第1圖之具有DLC膜材料之膜形成裝置之整體概要結構示意圖；第3A至3C圖各為顯示中間層與DLC膜形成主要部份之放大概要示意圖；第4圖為顯示負向偏壓值隨時間變化之示意圖；第5圖為顯示實例與比較例之樣品之球對盤摩擦磨耗試驗結果圖；第6圖為比較例樣品之摩擦磨耗試驗所形成之磨耗軌跡放大100倍之掃描式電子顯微鏡(SEM)照相圖；第7圖為比較例樣品之磨耗軌跡放大1000倍之SEM照相圖；第8圖為實例樣品之摩擦磨耗試驗所形成之磨耗軌跡放大100倍之SEM照相圖；第9圖為實例樣品之磨耗軌跡之放大1000倍之SEM照相圖。
10‧‧‧具有DLC膜材料
12‧‧‧基板
14‧‧‧中間層
16‧‧‧DLC膜

Claims (13)

  1. 一種具有類鑽碳膜之材料，包括：基板；以及以中間層介於其間而形成於該基板表面上之類鑽碳膜，其中，該中間層為複合層，係含有衍生自該基板之成分金屬(component metal)原子及類鑽碳。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有類鑽碳膜之材料，其中，該基板含有鋁、鎂、矽或含有鋁、鎂及矽之至少一者的合金。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具有類鑽碳膜之材料，其中，該中間層中之成分金屬原子之組成比例係自該基板至該類鑽碳膜的方向遞減。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具有類鑽碳膜之材料，其中，該中間層之厚度為0.01至1.0μm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具有類鑽碳膜之材料，其中，該類鑽碳膜之厚度為0.2至10μm。
  6. 一種製造具有類鑽碳膜之材料之方法，該材料包括基板；以及以中間層介於其間而形成於該基板表面上之類鑽碳膜，該方法包括下列步驟：在電漿中對該基板施以負向偏壓，以自該基板釋放成分金屬原子至該電漿中；自碳源產生碳原子，同時持續對該基板施以負向偏壓；降低該負向偏壓之電壓絕對值，藉此沉積該來自該 基板之成分金屬原子及碳原子至該基板表面，以形成作為複合層之中間層，該複合層含有來自該基板之成分金屬原子及類鑽碳；以及降低該負向偏壓之電壓絕對值至零，藉此僅沉積碳原子至該中間層上，以形成該類鑽碳膜。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中，係施以-100至-1000V之初始偏壓以自該基板釋放成分金屬原子至該電漿中。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中，該負向偏壓之電壓絕對值係自施以初始偏壓以自該基板釋放成分金屬原子至該電漿中時逐步或漸漸地減少至零，以形成該類鑽碳膜。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中，該基板含有鋁、鎂、矽或含有鋁、鎂及矽之至少一者的合金。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中，係使用碳靶作為產生碳原子之碳源，該碳原子係含於該中間層及該類鑽碳膜中。
  11. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中，係使用烴氣體作為產生碳原子之碳源，該碳原子係含於該中間層及該類鑽碳膜中。
  12. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中，該中間層之厚度為0.01至1.0μm。
  13. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中，該類鑽碳膜之厚度為0.2至10μm。
TW099132971A 2009-10-22 2010-09-29 具有類鑽碳膜之材料及其製造方法 TWI504766B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009243565A JP5433897B2 (ja) 2009-10-22 2009-10-22 ダイヤモンドライクカーボン皮膜形成部材及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201125992A TW201125992A (en) 2011-08-01
TWI504766B true TWI504766B (zh) 2015-10-21

Family

ID=43797007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099132971A TWI504766B (zh) 2009-10-22 2010-09-29 具有類鑽碳膜之材料及其製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9598762B2 (zh)
JP (1) JP5433897B2 (zh)
KR (1) KR101699774B1 (zh)
CN (1) CN102041473B (zh)
DE (1) DE102010048947A1 (zh)
TW (1) TWI504766B (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013002911A1 (de) * 2013-02-21 2014-08-21 Oerlikon Trading Ag, Trübbach Dekorative, tiefschwarze Beschichtung
KR101632345B1 (ko) 2013-03-22 2016-06-21 니탄 밸브 가부시키가이샤 Dlc 피복막 및 피복 밸브 리프터
EP3022327A2 (en) * 2013-07-19 2016-05-25 Oerlikon Surface Solutions AG, Trübbach Coatings for forming tools
US10006116B2 (en) * 2013-11-06 2018-06-26 Dowa Thermotech Co., Ltd. Forming method of intermediate layer formed between base material and DLC film, DLC film forming method, and intermediate layer formed between base material and DLC film
JP6222571B2 (ja) * 2014-09-12 2017-11-01 Smc株式会社 流体圧シリンダ
US10370613B2 (en) * 2014-10-24 2019-08-06 Parag Gupta Grey cast iron-doped diamond-like carbon coatings and methods for depositing same
US10249495B2 (en) * 2016-06-28 2019-04-02 Applied Materials, Inc. Diamond like carbon layer formed by an electron beam plasma process
EP3556900B1 (en) * 2016-12-19 2024-03-27 SMC Corporation Corrosion-resistant member
US11156033B1 (en) * 2018-09-20 2021-10-26 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Multilayer solid lubricant architecture for use in drilling tool applications
CN109267029B (zh) * 2018-12-06 2020-12-11 大连大学 一种高平整性、高耐磨性、高耐蚀性镁合金表面涂层的制备方法
CN109609920B (zh) * 2019-01-09 2021-01-05 福建工程学院 一种抗塞网丝网印刷网版及其制备方法
CN109735796B (zh) * 2019-03-15 2020-11-03 哈尔滨工业大学 一种抑制高铬高钴渗碳钢网状碳化物组织并提高渗碳速度的渗碳方法
WO2022054365A1 (ja) * 2020-09-10 2022-03-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 摺動部材およびそれを用いた圧縮機および冷凍装置
CN112501584A (zh) * 2020-11-13 2021-03-16 南昌大学 一种基于石墨基底的复合涂层及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03219079A (ja) * 1990-01-24 1991-09-26 Mitsubishi Materials Corp ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金切削工具の製造法
US5411797A (en) * 1988-04-18 1995-05-02 Board Of Regents, The University Of Texas System Nanophase diamond films
JPH10203896A (ja) * 1997-01-17 1998-08-04 Mitsubishi Electric Corp ダイヤモンドライクカーボン薄膜が形成された部材およびその形成方法
JPH10203897A (ja) * 1997-01-17 1998-08-04 Mitsubishi Electric Corp 薄膜形成における前処理方法および薄膜形成装置
JP2008024996A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Ohashi Technica Inc ダイヤモンドライクカーボン積層皮膜部材及びその製造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0474797A (ja) * 1990-07-06 1992-03-10 Seiko Instr Inc 高密着性硬質炭素膜のコーティング方法
JPH05186870A (ja) * 1992-01-10 1993-07-27 Seiko Instr Inc 高密着性硬質炭素膜被覆超硬合金部材およびその製造方法
US5897942A (en) 1993-10-29 1999-04-27 Balzers Aktiengesellschaft Coated body, method for its manufacturing as well as its use
JP3216994B2 (ja) 1996-06-26 2001-10-09 三井金属鉱業株式会社 車両用ドアキーシリンダ取付装置
JPH1082390A (ja) * 1996-07-18 1998-03-31 Sanyo Electric Co Ltd 摺動部材、圧縮機及び回転圧縮機
JPH1087397A (ja) * 1996-09-06 1998-04-07 Sanyo Electric Co Ltd 硬質炭素被膜、及び該被膜を用いた電気シェーバー刃
JP2000140470A (ja) * 1998-09-11 2000-05-23 Yamato Sewing Mach Co Ltd ミシン及びミシン部品の製造方法
US6994474B2 (en) * 2001-05-29 2006-02-07 Nsk Ltd. Rolling sliding member and rolling apparatus
JP2006521204A (ja) * 2003-03-03 2006-09-21 ザ ティムケン カンパニー エアフォイルへの着氷を軽減する耐摩耗被覆
JP4696823B2 (ja) 2005-10-06 2011-06-08 トヨタ自動車株式会社 金属複合ダイヤモンドライクカーボン（ｄｌｃ）皮膜、その形成方法、及び摺動部材
JP2007162099A (ja) 2005-12-15 2007-06-28 Toyota Motor Corp 硬質炭素膜及びその製造方法並びに摺動部材
JP4400603B2 (ja) 2006-09-12 2010-01-20 株式会社日立製作所 硬質炭素被膜を有する部材
CN101444985B (zh) * 2007-12-19 2011-09-14 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种非晶碳涂层及其制备方法和用途

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5411797A (en) * 1988-04-18 1995-05-02 Board Of Regents, The University Of Texas System Nanophase diamond films
JPH03219079A (ja) * 1990-01-24 1991-09-26 Mitsubishi Materials Corp ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金切削工具の製造法
JPH10203896A (ja) * 1997-01-17 1998-08-04 Mitsubishi Electric Corp ダイヤモンドライクカーボン薄膜が形成された部材およびその形成方法
JPH10203897A (ja) * 1997-01-17 1998-08-04 Mitsubishi Electric Corp 薄膜形成における前処理方法および薄膜形成装置
JP2008024996A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Ohashi Technica Inc ダイヤモンドライクカーボン積層皮膜部材及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102041473B (zh) 2014-10-08
CN102041473A (zh) 2011-05-04
US20110094628A1 (en) 2011-04-28
KR101699774B1 (ko) 2017-01-25
JP5433897B2 (ja) 2014-03-05
US9598762B2 (en) 2017-03-21
TW201125992A (en) 2011-08-01
JP2011089172A (ja) 2011-05-06
DE102010048947A1 (de) 2011-04-28
KR20110044146A (ko) 2011-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI504766B (zh) 具有類鑽碳膜之材料及其製造方法
Tyagi et al. A critical review of diamond like carbon coating for wear resistance applications
JP5667176B2 (ja) 保護コーティング、保護コーティングを有するコーティング部材、並びに保護コーティングを製造するための方法
US8119240B2 (en) Metal-free diamond-like-carbon coatings
JP4696823B2 (ja) 金属複合ダイヤモンドライクカーボン（ｄｌｃ）皮膜、その形成方法、及び摺動部材
JP6920698B2 (ja) 摺動部材及び被覆膜
WO2010021285A1 (ja) 窒素含有非晶質炭素系皮膜、非晶質炭素系積層皮膜および摺動部材
JP2010106311A (ja) 硬質多層膜成形体およびその製造方法
JP2007070667A (ja) ダイヤモンドライクカーボン硬質多層膜成形体およびその製造方法
JPH04311569A (ja) 硬質多層膜形成体およびその製造方法
JP2007023356A (ja) 低摩擦摺動部材
JP2011068940A (ja) 硬質膜の成膜方法および硬質膜
Kim et al. Long-term low-friction of Ti-overcoated and-doped DLCs: Robustly developed carbonous transfer layer with titanium
JP2014098184A (ja) 多層ｄｌｃ皮膜を有する摺動部材
JP4284941B2 (ja) 硬質炭素膜被覆部材及び成膜方法
JP2004269991A (ja) 異なる環境において耐摩耗性に優れたダイアモンドライクカーボン多層膜
JP5150861B2 (ja) 硬質炭素膜およびその形成方法
JP5592626B2 (ja) 硬質膜の成膜方法および硬質膜
JP2004316850A (ja) 摺動部材およびその製造方法
JP5126867B2 (ja) 炭素膜の製造方法
JP2006002221A (ja) クロム含有ダイヤモンド状炭素膜及び摺動部材
JP2009052081A (ja) 硬質炭素被膜
JP4666241B2 (ja) 摺動部材
JP2017025396A (ja) 摺動部材およびその製造方法
JP2002348668A (ja) 非晶質硬質炭素膜及びその製造方法