JPH07187862A - 硬質炭素含有膜で被覆された酸化物セラミック基体及びその製造方法 - Google Patents
硬質炭素含有膜で被覆された酸化物セラミック基体及びその製造方法Info
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- JPH07187862A JPH07187862A JP5327932A JP32793293A JPH07187862A JP H07187862 A JPH07187862 A JP H07187862A JP 5327932 A JP5327932 A JP 5327932A JP 32793293 A JP32793293 A JP 32793293A JP H07187862 A JPH07187862 A JP H07187862A
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 硬質炭素含有膜で被覆された酸化物セラミッ
ク基体であって、この硬質炭素含有膜が基体上に密着性
良好に被覆され、常温常圧環境下は勿論のこと高温高圧
環境下や水中でも長期に亘り剥離し難い硬質炭素含有膜
で被覆された酸化物セラミック基体及びその製造方法を
提供する。 【構成】 硬質炭素含有膜Ｓ２で被覆された酸化物セラ
ミック基体Ｓであって、基体Ｓ表面部分に窒素イオンが
注入された層Ｓ１を有し、その外側に硬質炭素含有膜Ｓ
２が被覆されている硬質炭素含有膜Ｓ２で被覆された酸
化物セラッミック基体Ｓ、及びその製造方法。
ク基体であって、この硬質炭素含有膜が基体上に密着性
良好に被覆され、常温常圧環境下は勿論のこと高温高圧
環境下や水中でも長期に亘り剥離し難い硬質炭素含有膜
で被覆された酸化物セラミック基体及びその製造方法を
提供する。 【構成】 硬質炭素含有膜Ｓ２で被覆された酸化物セラ
ミック基体Ｓであって、基体Ｓ表面部分に窒素イオンが
注入された層Ｓ１を有し、その外側に硬質炭素含有膜Ｓ
２が被覆されている硬質炭素含有膜Ｓ２で被覆された酸
化物セラッミック基体Ｓ、及びその製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性や他の部材と
の摺動性等が要求される各種機械部品等において用いら
れる酸化物セラミックよりなる基体であって、前記諸特
性を向上させるために硬質炭素含有膜が被覆されたも
の、及びその製造方法に関する。
の摺動性等が要求される各種機械部品等において用いら
れる酸化物セラミックよりなる基体であって、前記諸特
性を向上させるために硬質炭素含有膜が被覆されたも
の、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】耐摩耗性や他の部材との摺動性等が要求
される部品基体等においては、このような性質に優れた
アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、無水ケイ酸（ＳｉＯ2 ）、酸
化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）等の酸化物セラミックを部
品基体の材質として採用することが提案されている。ま
た、前記の諸性質をさらに向上させるために、前記の酸
化物セラミックよりなる基体を硬質炭素含有膜で被覆す
ることも提案されている。
される部品基体等においては、このような性質に優れた
アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、無水ケイ酸（ＳｉＯ2 ）、酸
化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）等の酸化物セラミックを部
品基体の材質として採用することが提案されている。ま
た、前記の諸性質をさらに向上させるために、前記の酸
化物セラミックよりなる基体を硬質炭素含有膜で被覆す
ることも提案されている。
【０００３】しかしながら、前記硬質炭素含有膜は高硬
度であり膜形成時に過大な内部応力を発生するため該膜
は基体への密着性が劣る。また、このように形成された
硬質炭素含有膜は、経時的に密着力が低下し剥離が生じ
る。そこで前記基体と前記硬質炭素含有膜との間に、該
酸化物セラミック基体に大きな接合強度を有し、かつ該
硬質炭素含有膜にも比較的密着性良好なシリコン（Ｓ
ｉ）又はチタン（Ｔｉ）等の金属を含有する中間膜を形
成することが試みられている。
度であり膜形成時に過大な内部応力を発生するため該膜
は基体への密着性が劣る。また、このように形成された
硬質炭素含有膜は、経時的に密着力が低下し剥離が生じ
る。そこで前記基体と前記硬質炭素含有膜との間に、該
酸化物セラミック基体に大きな接合強度を有し、かつ該
硬質炭素含有膜にも比較的密着性良好なシリコン（Ｓ
ｉ）又はチタン（Ｔｉ）等の金属を含有する中間膜を形
成することが試みられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記中
間膜は常温常湿の環境下では化学的に安定であり、前記
基体及び前記硬質炭素含有膜との密着性が維持される
が、例えば高温高湿や水中等の環境下では該中間膜に含
有されるＳｉ又はＴｉ等の金属が酸化し易く、該中間膜
及び前記硬質炭素含有膜の剥離が生じ易いため、このよ
うな膜で被覆された酸化物セラミック基体は使用環境が
限定される。
間膜は常温常湿の環境下では化学的に安定であり、前記
基体及び前記硬質炭素含有膜との密着性が維持される
が、例えば高温高湿や水中等の環境下では該中間膜に含
有されるＳｉ又はＴｉ等の金属が酸化し易く、該中間膜
及び前記硬質炭素含有膜の剥離が生じ易いため、このよ
うな膜で被覆された酸化物セラミック基体は使用環境が
限定される。
【０００５】そこで本発明は、硬質炭素含有膜で被覆さ
れた酸化物セラミック基体であって、該硬質炭素含有膜
が基体上に密着性良好に被覆され、常温常圧環境下は勿
論のこと高温高圧環境下や水中でも長期に亘り剥離し難
い硬質炭素含有膜で被覆された酸化物セラミック基体及
びその製造方法を提供することを課題とする。
れた酸化物セラミック基体であって、該硬質炭素含有膜
が基体上に密着性良好に被覆され、常温常圧環境下は勿
論のこと高温高圧環境下や水中でも長期に亘り剥離し難
い硬質炭素含有膜で被覆された酸化物セラミック基体及
びその製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決すべく研究を重ね、前記硬質炭素含有膜が窒化物セラ
ミック基体上には密着性良好に形成されることを見出し
た。前記知見に基づき本発明は、硬質炭素含有膜で被覆
された酸化物セラミック基体であって、該基体表面部分
に該部分材料の窒化物層を有し、その外側に硬質炭素含
有膜が被覆されていることを特徴とする基体、及びその
製造方法であって、酸化物セラミック基体に窒素イオン
を照射することにより、該基体表面部分に窒素イオンが
注入された層を形成し、その後、該イオン注入層の外側
に硬質炭素含有膜を形成することを特徴とする方法を提
供するものである。
決すべく研究を重ね、前記硬質炭素含有膜が窒化物セラ
ミック基体上には密着性良好に形成されることを見出し
た。前記知見に基づき本発明は、硬質炭素含有膜で被覆
された酸化物セラミック基体であって、該基体表面部分
に該部分材料の窒化物層を有し、その外側に硬質炭素含
有膜が被覆されていることを特徴とする基体、及びその
製造方法であって、酸化物セラミック基体に窒素イオン
を照射することにより、該基体表面部分に窒素イオンが
注入された層を形成し、その後、該イオン注入層の外側
に硬質炭素含有膜を形成することを特徴とする方法を提
供するものである。
【０００７】前記酸化物セラミック基体の材質として
は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、無水ケイ酸（Ｓｉ
Ｏ2 ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）、酸化チタン
（ＴｉＯ2 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸バリウム
（ＢａＴｉＯ3 ）等及びこれらの組み合わせが挙げられ
る。前記窒素イオン照射において用いるイオン源の方式
は特に限定はなく、例えば高周波型、カウフマン型、バ
ケット型等のものが考えられる。
は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、無水ケイ酸（Ｓｉ
Ｏ2 ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）、酸化チタン
（ＴｉＯ2 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸バリウム
（ＢａＴｉＯ3 ）等及びこれらの組み合わせが挙げられ
る。前記窒素イオン照射において用いるイオン源の方式
は特に限定はなく、例えば高周波型、カウフマン型、バ
ケット型等のものが考えられる。
【０００８】また、窒素イオンを生成させるための原料
ガスとしては窒素ガス（Ｎ2 ）等が考えられる。前記窒
素イオン照射においてイオン加速エネルギは０．２ｋｅ
Ｖ〜２０ｋｅＶ程度とするのが望ましく、０．２ｋｅＶ
より小さいと窒素イオンが基体内部に注入されず、２０
ｋｅＶより大きいと、基体に与えるダメージが大きくな
るので好ましくなく、また硬質炭素含有膜と基体との密
着力が逆に低下する。
ガスとしては窒素ガス（Ｎ2 ）等が考えられる。前記窒
素イオン照射においてイオン加速エネルギは０．２ｋｅ
Ｖ〜２０ｋｅＶ程度とするのが望ましく、０．２ｋｅＶ
より小さいと窒素イオンが基体内部に注入されず、２０
ｋｅＶより大きいと、基体に与えるダメージが大きくな
るので好ましくなく、また硬質炭素含有膜と基体との密
着力が逆に低下する。
【０００９】また、窒素イオン照射量は１×１０15ｉｏ
ｎｓ／ｃｍ2 〜１×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 程度とする
のが望ましく、照射量が１×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2 よ
り小さいと窒素イオンを注入することによる効果が不十
分になり、１×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 より大きいと基
体に与えるダメージが大きくなるので好ましくなく、ま
た硬質炭素含有膜と基体との密着力が逆に低下する。
ｎｓ／ｃｍ2 〜１×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 程度とする
のが望ましく、照射量が１×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2 よ
り小さいと窒素イオンを注入することによる効果が不十
分になり、１×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 より大きいと基
体に与えるダメージが大きくなるので好ましくなく、ま
た硬質炭素含有膜と基体との密着力が逆に低下する。
【００１０】前記窒素イオン照射において、基体に到達
する窒素イオンの数はイオン電流測定器、例えば２次電
子抑制電極を備えたファラデーカップでモニタできる。
なお、基体に対する窒素イオン入射角度は、目的とする
イオン注入層が得られる限り特に限定されない。前記硬
質炭素含有膜の形成方法としては、抵抗等により適当な
温度に加熱された基体表面で炭素元素を含む原料ガスを
熱分解し、該分解生成物により基体上に膜形成する熱Ｃ
ＶＤ法、電力印加により該原料ガスをプラズマ化し、該
プラズマの下で基体上に膜形成するプラズマＣＶＤ法等
が考えられる。
する窒素イオンの数はイオン電流測定器、例えば２次電
子抑制電極を備えたファラデーカップでモニタできる。
なお、基体に対する窒素イオン入射角度は、目的とする
イオン注入層が得られる限り特に限定されない。前記硬
質炭素含有膜の形成方法としては、抵抗等により適当な
温度に加熱された基体表面で炭素元素を含む原料ガスを
熱分解し、該分解生成物により基体上に膜形成する熱Ｃ
ＶＤ法、電力印加により該原料ガスをプラズマ化し、該
プラズマの下で基体上に膜形成するプラズマＣＶＤ法等
が考えられる。
【００１１】前記硬質炭素含有膜を形成させるために熱
分解又はプラズマ化される原料ガスとしては、メタン
（ＣＨ4 ）、アセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）、ベンゼン（Ｃ6
Ｈ6 ）等の炭化水素化合物を用いることができる。
分解又はプラズマ化される原料ガスとしては、メタン
（ＣＨ4 ）、アセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）、ベンゼン（Ｃ6
Ｈ6 ）等の炭化水素化合物を用いることができる。
【００１２】
【作用】本発明による硬質炭素含有膜被覆の基体はその
基体表面部分が窒化物層とされているので、該硬質炭素
含有膜は該窒化物層に密着性良く被覆されており、常温
常圧環境下は勿論のこと高温高圧環境下や水中でも従来
より長期に亘り剥離し難い。
基体表面部分が窒化物層とされているので、該硬質炭素
含有膜は該窒化物層に密着性良く被覆されており、常温
常圧環境下は勿論のこと高温高圧環境下や水中でも従来
より長期に亘り剥離し難い。
【００１３】また、本発明方法によると、まず酸化物セ
ラミック基体に窒素イオンが照射されることで該基体表
面部分に窒素イオンが注入された層が形成され、その上
に硬質炭素含有膜が形成される。これにより形成される
本発明の基体によると、硬質炭素含有膜と酸化物セラミ
ック基体との密着性が良く、且つ、その良好な密着性が
その後も維持される。
ラミック基体に窒素イオンが照射されることで該基体表
面部分に窒素イオンが注入された層が形成され、その上
に硬質炭素含有膜が形成される。これにより形成される
本発明の基体によると、硬質炭素含有膜と酸化物セラミ
ック基体との密着性が良く、且つ、その良好な密着性が
その後も維持される。
【００１４】本発明方法による基体において膜密着性が
良好でしかも経時的に変化、低下し難い理由は、酸化物
セラミック基体表面部分に注入された窒素イオンが加速
エネルギにより酸素原子と他の原子との結合を切断し、
該酸素原子が窒素原子に置換されて該基体表面部分が窒
化物セラミックに改質され、また、窒素イオン照射によ
り該基体表面に付着した汚染物が除去されて前記硬質炭
素含有膜形成面が清浄化されるからではないかと考えら
れる。
良好でしかも経時的に変化、低下し難い理由は、酸化物
セラミック基体表面部分に注入された窒素イオンが加速
エネルギにより酸素原子と他の原子との結合を切断し、
該酸素原子が窒素原子に置換されて該基体表面部分が窒
化物セラミックに改質され、また、窒素イオン照射によ
り該基体表面に付着した汚染物が除去されて前記硬質炭
素含有膜形成面が清浄化されるからではないかと考えら
れる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の１実施例の硬質炭素含有膜で被覆
された酸化物セラミック基体の断面図を示し、図２は図
１に示す基体の製造方法に用いる成膜装置の概略構成を
示したものである。図２に示す装置は真空容器１を備
え、その中に被成膜基体Ｓを設置する基体ホルダを兼ね
る電極２が設けられている。電極２は通常接地電極とさ
れているか或いは負電圧が印加されているが、ここでは
接地されている。またこの上に設置される基体Ｓを成膜
温度に加熱するヒータ２１を付設してある。なお、輻射
熱で基体Ｓを加熱するときはヒータ２１はホルダ２から
分離される。
する。図１は本発明の１実施例の硬質炭素含有膜で被覆
された酸化物セラミック基体の断面図を示し、図２は図
１に示す基体の製造方法に用いる成膜装置の概略構成を
示したものである。図２に示す装置は真空容器１を備
え、その中に被成膜基体Ｓを設置する基体ホルダを兼ね
る電極２が設けられている。電極２は通常接地電極とさ
れているか或いは負電圧が印加されているが、ここでは
接地されている。またこの上に設置される基体Ｓを成膜
温度に加熱するヒータ２１を付設してある。なお、輻射
熱で基体Ｓを加熱するときはヒータ２１はホルダ２から
分離される。
【００１６】高周波アンテナ３は、電極２との間に導入
される成膜用ガスに高周波電力を印加してプラズマ化さ
せるための電力印加電極で、図示の例ではマッチングボ
ックス４を介して高周波電源５を接続してある。真空容
器１には、さらに排気装置６を配管接続してあるととも
に、成膜用原料ガスのガス供給部７を配管接続してあ
る。ガス供給部７には、１又は２以上のマスフローコン
トローラ７１１、７１２・・・・及び開閉弁７２１、７
２２・・・・を介して接続された成膜用原料ガスのガス
源７３１、７３２・・・・が含まれる。
される成膜用ガスに高周波電力を印加してプラズマ化さ
せるための電力印加電極で、図示の例ではマッチングボ
ックス４を介して高周波電源５を接続してある。真空容
器１には、さらに排気装置６を配管接続してあるととも
に、成膜用原料ガスのガス供給部７を配管接続してあ
る。ガス供給部７には、１又は２以上のマスフローコン
トローラ７１１、７１２・・・・及び開閉弁７２１、７
２２・・・・を介して接続された成膜用原料ガスのガス
源７３１、７３２・・・・が含まれる。
【００１７】また、基体ホルダを兼ねる電極２に対向し
てイオン源８が設置され、電極２付近にはイオン電流測
定器９、ここではファラデーカップが配置されている。
このプラズマＣＶＤ装置によると、成膜対象基体Ｓが真
空容器１内の電極２上に設置され、該容器１内が排気装
置６の運転にて所定の真空度とされ、基体１に対してイ
オン源８から窒素イオン８ａが照射される。窒素イオン
の照射エネルギは０．２ｋｅＶ〜２０ｋｅＶ程度とする
のが望ましく、照射量は１×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2 〜
１×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 程度とするのが望ましい。
イオン照射量はイオン電流測定器９、ここではファラデ
ーカップによりモニタする。
てイオン源８が設置され、電極２付近にはイオン電流測
定器９、ここではファラデーカップが配置されている。
このプラズマＣＶＤ装置によると、成膜対象基体Ｓが真
空容器１内の電極２上に設置され、該容器１内が排気装
置６の運転にて所定の真空度とされ、基体１に対してイ
オン源８から窒素イオン８ａが照射される。窒素イオン
の照射エネルギは０．２ｋｅＶ〜２０ｋｅＶ程度とする
のが望ましく、照射量は１×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2 〜
１×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 程度とするのが望ましい。
イオン照射量はイオン電流測定器９、ここではファラデ
ーカップによりモニタする。
【００１８】次に真空容器１内にガス供給部７から炭素
元素を含有する成膜用ガスが導入される。また、高周波
アンテナ３にマッチングボックス４を介して電源５から
高周波電力が印加され、それによって導入されたガスが
プラズマ化され、このプラズマの下で基体Ｓの窒素イオ
ンが注入された表面上に硬質炭素含有膜が形成される。
元素を含有する成膜用ガスが導入される。また、高周波
アンテナ３にマッチングボックス４を介して電源５から
高周波電力が印加され、それによって導入されたガスが
プラズマ化され、このプラズマの下で基体Ｓの窒素イオ
ンが注入された表面上に硬質炭素含有膜が形成される。
【００１９】以上述べた成膜操作により、図１に示すよ
うに、基体Ｓの表面部分に窒素イオンが注入された層Ｓ
１を有し、その外側が硬質炭素膜Ｓ２で被覆された基体
Ｓが形成される。本実施例で形成される硬質炭素含有膜
はダイヤモンドではないが、ダイヤモンド状の炭素含有
膜であり、高硬度、化学的安定性、電気絶縁性等を有す
る透明または半透明な膜である。
うに、基体Ｓの表面部分に窒素イオンが注入された層Ｓ
１を有し、その外側が硬質炭素膜Ｓ２で被覆された基体
Ｓが形成される。本実施例で形成される硬質炭素含有膜
はダイヤモンドではないが、ダイヤモンド状の炭素含有
膜であり、高硬度、化学的安定性、電気絶縁性等を有す
る透明または半透明な膜である。
【００２０】なお、ここでは窒素イオン照射及びプラズ
マによる成膜を同じ真空容器１内で行っているが、それ
ぞれ別の真空容器内で行ってもよい。次に図２に示す成
膜装置による本発明の基体の製造方法の具体例と、それ
によって得られる硬質炭素膜で被覆された酸化物セラミ
ック基体について説明する。
マによる成膜を同じ真空容器１内で行っているが、それ
ぞれ別の真空容器内で行ってもよい。次に図２に示す成
膜装置による本発明の基体の製造方法の具体例と、それ
によって得られる硬質炭素膜で被覆された酸化物セラミ
ック基体について説明する。
【００２１】アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）からなる２０ｍｍ
×２０ｍｍ×厚さ２ｍｍの基体Ｓを、中性の界面活性剤
及びアセトンでその表面を十分に洗浄した後、基体ホル
ダを兼ねる電極２上に設置した。
×２０ｍｍ×厚さ２ｍｍの基体Ｓを、中性の界面活性剤
及びアセトンでその表面を十分に洗浄した後、基体ホル
ダを兼ねる電極２上に設置した。
【００２２】次いで容器１内を２×１０-6Ｔｏｒｒの真
空度とし、イオン源８に純度５Ｎ（９９．９９９％）の
Ｎ2 ガスを容器１内が５×１０-5Ｔｏｒｒになるまで導
入し、イオン化させ、該イオン８ａを基体Ｓに向けて、
該基体Ｓに立てた法線に対し０°の角度で照射した。基
体Ｓは５個準備してこれを順次取り替え、イオン８ａの
加速エネルギのみ０．２ｋｅＶ、１．０ｋｅＶ、５．０
ｋｅＶ、１０．０ｋｅＶ、２０．０ｋｅＶと変化させ、
他の条件は同一としてイオン照射した。また、イオン照
射量は何れの場合も５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2 とし
た。
空度とし、イオン源８に純度５Ｎ（９９．９９９％）の
Ｎ2 ガスを容器１内が５×１０-5Ｔｏｒｒになるまで導
入し、イオン化させ、該イオン８ａを基体Ｓに向けて、
該基体Ｓに立てた法線に対し０°の角度で照射した。基
体Ｓは５個準備してこれを順次取り替え、イオン８ａの
加速エネルギのみ０．２ｋｅＶ、１．０ｋｅＶ、５．０
ｋｅＶ、１０．０ｋｅＶ、２０．０ｋｅＶと変化させ、
他の条件は同一としてイオン照射した。また、イオン照
射量は何れの場合も５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2 とし
た。
【００２３】次いで、イオン照射した各基体Ｓにつき、
容器１内を５×１０-6Ｔｏｒｒ以下のの真空度とし、ガ
ス供給部７よりＣＨ4 を容器１内が１×１０-3Ｔｏｒｒ
になるまで流量２ｓｃｃｍで導入し、それと同時に高周
波電源５により周波数１３．５６ＭＨｚ、電力１ｋＷの
高周波電力を印加し、生じたプラズマの下で窒素イオン
注入層Ｓ１を有する基体Ｓ上に硬質炭素膜Ｓ２を形成し
た。該膜Ｓ２の膜厚は５００ｎｍであった。また比較例
１として前記の窒素イオン照射を行わず、その他の条件
は前記実施例と同様にして基体Ｓ上に硬質炭素膜Ｓ２を
形成した。
容器１内を５×１０-6Ｔｏｒｒ以下のの真空度とし、ガ
ス供給部７よりＣＨ4 を容器１内が１×１０-3Ｔｏｒｒ
になるまで流量２ｓｃｃｍで導入し、それと同時に高周
波電源５により周波数１３．５６ＭＨｚ、電力１ｋＷの
高周波電力を印加し、生じたプラズマの下で窒素イオン
注入層Ｓ１を有する基体Ｓ上に硬質炭素膜Ｓ２を形成し
た。該膜Ｓ２の膜厚は５００ｎｍであった。また比較例
１として前記の窒素イオン照射を行わず、その他の条件
は前記実施例と同様にして基体Ｓ上に硬質炭素膜Ｓ２を
形成した。
【００２４】また比較例２として図４に示す成膜装置を
用いて、図３に示す基体ｓと硬質炭素膜ｓ２との間にＴ
ｉからなる中間膜ｓ１を有する基体ｓを形成した例につ
いて以下に説明する。図４に示す装置は、図２に示す装
置においてイオン源８に代えて蒸発源１０を備え、イオ
ン電流電流測定器９に代えて膜厚モニタ１１、ここでは
水晶振動子式膜厚モニタを備えたものであり、その他の
構成は図２に示す装置と同じである。
用いて、図３に示す基体ｓと硬質炭素膜ｓ２との間にＴ
ｉからなる中間膜ｓ１を有する基体ｓを形成した例につ
いて以下に説明する。図４に示す装置は、図２に示す装
置においてイオン源８に代えて蒸発源１０を備え、イオ
ン電流電流測定器９に代えて膜厚モニタ１１、ここでは
水晶振動子式膜厚モニタを備えたものであり、その他の
構成は図２に示す装置と同じである。
【００２５】アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）からなる２０ｍｍ
×２０ｍｍ×厚さ２ｍｍの基体ｓを、中性の界面活性剤
及びアセトンでその表面を十分に洗浄した後、電極２上
に設置した。次いで容器１内を５×１０-6Ｔｏｒｒの真
空度とし、純度４Ｎ（９９．９９％）のＴｉペレット１
０ａを電子ビーム（ＥＢ）により蒸着物質を加熱して蒸
発させる蒸発源１０を用いて基体ｓ上に蒸着させ、基体
ｓ上に膜厚５０ｎｍのＴｉ中間膜ｓ１を形成した。
×２０ｍｍ×厚さ２ｍｍの基体ｓを、中性の界面活性剤
及びアセトンでその表面を十分に洗浄した後、電極２上
に設置した。次いで容器１内を５×１０-6Ｔｏｒｒの真
空度とし、純度４Ｎ（９９．９９％）のＴｉペレット１
０ａを電子ビーム（ＥＢ）により蒸着物質を加熱して蒸
発させる蒸発源１０を用いて基体ｓ上に蒸着させ、基体
ｓ上に膜厚５０ｎｍのＴｉ中間膜ｓ１を形成した。
【００２６】さらに、その上に前記実施例と同様の条件
で膜厚５００ｎｍの硬質炭素膜ｓ２を形成した。次に、
前記実施例、比較例１及び比較例２による基体について
硬質炭素膜と基体との密着性を評価する実験を以下のよ
うに行った。成膜後の基体を８０℃の温水中で２４時間
保持し、硬質炭素膜表面の状態を肉眼で観察し、また、
該温水処理前後の膜密着力をスクラッチ試験法により硬
質炭素膜が剥離する荷重（スクラッチ荷重）を測定する
ことで評価した。
で膜厚５００ｎｍの硬質炭素膜ｓ２を形成した。次に、
前記実施例、比較例１及び比較例２による基体について
硬質炭素膜と基体との密着性を評価する実験を以下のよ
うに行った。成膜後の基体を８０℃の温水中で２４時間
保持し、硬質炭素膜表面の状態を肉眼で観察し、また、
該温水処理前後の膜密着力をスクラッチ試験法により硬
質炭素膜が剥離する荷重（スクラッチ荷重）を測定する
ことで評価した。
【００２７】結果を表１及び表２に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】表１に示すように、実施例による基体では
８０℃の温水中で２４時間保持した後も肉眼で観察され
る硬質炭素膜の剥離は生じなかったのに対し、比較例１
による基体及び比較例２による基体では剥離が生じた。
なお表１には示さないが、窒素イオン照射と硬質炭素膜
形成とを別の真空容器内で行い形成した基体では、実施
例による基体と同様に剥離は生じなかった。
８０℃の温水中で２４時間保持した後も肉眼で観察され
る硬質炭素膜の剥離は生じなかったのに対し、比較例１
による基体及び比較例２による基体では剥離が生じた。
なお表１には示さないが、窒素イオン照射と硬質炭素膜
形成とを別の真空容器内で行い形成した基体では、実施
例による基体と同様に剥離は生じなかった。
【００３１】また、表２に示すようにスクラッチ試験に
よると、実施例による基体Ｓでは何れのイオン加速エネ
ルギの場合も温水処理前には荷重１２０ｇでも膜Ｓ２の
剥離が生じず、温水処理後は加速エネルギ０．２ｋｅＶ
では荷重８０ｇで膜Ｓ２の剥離が生じたものの、加速エ
ネルギ５．０ｋｅＶ以上では荷重１２０ｇでも剥離は生
じなかった。これに対し比較例１では温水処理前にも荷
重６０ｇで剥離が生じ、温水処理後は荷重２０ｇで剥離
が生じた。また比較例２では温水処理前には荷重１２０
ｇでも膜ｓ２の剥離は生じなかったが、温水処理後には
荷重６０ｇで剥離が生じた。
よると、実施例による基体Ｓでは何れのイオン加速エネ
ルギの場合も温水処理前には荷重１２０ｇでも膜Ｓ２の
剥離が生じず、温水処理後は加速エネルギ０．２ｋｅＶ
では荷重８０ｇで膜Ｓ２の剥離が生じたものの、加速エ
ネルギ５．０ｋｅＶ以上では荷重１２０ｇでも剥離は生
じなかった。これに対し比較例１では温水処理前にも荷
重６０ｇで剥離が生じ、温水処理後は荷重２０ｇで剥離
が生じた。また比較例２では温水処理前には荷重１２０
ｇでも膜ｓ２の剥離は生じなかったが、温水処理後には
荷重６０ｇで剥離が生じた。
【００３２】なお表２には示さないが、窒素イオン照射
と硬質炭素膜形成とをそれぞれ別の真空容器内で行い形
成した基体でも、前記実施例による基体と全く同様の結
果が得られた。以上の結果から、酸化物セラミック基体
Ｓの表面部分に窒素イオンが注入された層Ｓ１を形成し
ておくことにより、密着性良好な硬質炭素膜Ｓ２が形成
され、該膜Ｓ２は高温の水中の環境下に保持しても剥離
が生じず、その密着力が維持されることが分かる。これ
に対して、窒素イオン注入層Ｓ１を形成せずに基体Ｓ上
に硬質炭素膜Ｓ２を形成する場合には、膜密着力は弱
く、該密着力は温水処理によりさらに低下し、また基体
ｓと硬質炭素膜ｓ２との間にＴｉ中間膜ｓ１を形成して
おくときには、膜形成後の密着力は良好であるが、温水
処理により該密着力が低下することが分かる。
と硬質炭素膜形成とをそれぞれ別の真空容器内で行い形
成した基体でも、前記実施例による基体と全く同様の結
果が得られた。以上の結果から、酸化物セラミック基体
Ｓの表面部分に窒素イオンが注入された層Ｓ１を形成し
ておくことにより、密着性良好な硬質炭素膜Ｓ２が形成
され、該膜Ｓ２は高温の水中の環境下に保持しても剥離
が生じず、その密着力が維持されることが分かる。これ
に対して、窒素イオン注入層Ｓ１を形成せずに基体Ｓ上
に硬質炭素膜Ｓ２を形成する場合には、膜密着力は弱
く、該密着力は温水処理によりさらに低下し、また基体
ｓと硬質炭素膜ｓ２との間にＴｉ中間膜ｓ１を形成して
おくときには、膜形成後の密着力は良好であるが、温水
処理により該密着力が低下することが分かる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によると、硬質炭素含有膜で被覆
された酸化物セラミック基体であって、該硬質炭素含有
膜が基体上に密着性良好に被覆され、常温常圧環境下は
勿論のこと高温高圧環境下や水中でも長期に亘り剥離し
難い硬質炭素含有膜で被覆された酸化物セラミック基体
及びその製造方法を提供することができる。
された酸化物セラミック基体であって、該硬質炭素含有
膜が基体上に密着性良好に被覆され、常温常圧環境下は
勿論のこと高温高圧環境下や水中でも長期に亘り剥離し
難い硬質炭素含有膜で被覆された酸化物セラミック基体
及びその製造方法を提供することができる。
【００３４】また、前記窒素イオン照射においてイオン
加速エネルギを０．２ｋｅＶ〜２０ｋｅＶ程度に制御す
るときには、膜密着力がより適切なものとなる。
加速エネルギを０．２ｋｅＶ〜２０ｋｅＶ程度に制御す
るときには、膜密着力がより適切なものとなる。
【図１】本発明の１実施例基体の一部の拡大断面図であ
る。
る。
【図２】図１に示す基体の製造に用いる成膜装置の１例
の概略構成を示す図である。
の概略構成を示す図である。
【図３】従来の硬質炭素含有膜で被覆された酸化物セラ
ミック基体の１例の一部の拡大断面図である。
ミック基体の１例の一部の拡大断面図である。
【図４】図３に示す基体の製造に用いる成膜装置の１例
の概略構成を示す図である。
の概略構成を示す図である。
１ 真空容器 ２ 基体ホルダ兼接地電極 ２１ ヒータ ３ 高周波アンテナ ４ マッチングボックス ５ 高周波電源 ６ 排気装置 ７ ガス供給部 ８ イオン源 ８ａ 窒素イオン ９ イオン電流測定器 １０ 蒸発源 １０ａ 蒸着物質 １１ 膜厚モニタ Ｓ、ｓ 基体 Ｓ１ 窒素イオン注入層 Ｓ２、ｓ２ 硬質炭素含有膜 ｓ１ 中間膜
Claims (3)
- 【請求項１】 硬質炭素含有膜で被覆された酸化物セラ
ミック基体であって、該基体表面部分に該基体表面部分
材料の窒化物層を有し、その外側に硬質炭素含有膜が被
覆されていることを特徴とする硬質炭素含有膜で被覆さ
れた酸化物セラッミック基体。 - 【請求項２】 酸化物セラミック基体に窒素イオンを照
射することにより、該基体表面部分に窒素イオンが注入
された層を形成し、その後、該イオン注入層の外側に硬
質炭素含有膜を形成することを特徴とする硬質炭素含有
膜で被覆された酸化物セラッミック基体の製造方法。 - 【請求項３】 前記窒素イオン照射において、イオン加
速エネルギを０．２ｋｅＶ〜２０ｋｅＶに制御する請求
項２記載の硬質炭素含有膜で被覆された酸化物セラッミ
ック基体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327932A JPH07187862A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 硬質炭素含有膜で被覆された酸化物セラミック基体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327932A JPH07187862A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 硬質炭素含有膜で被覆された酸化物セラミック基体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07187862A true JPH07187862A (ja) | 1995-07-25 |
Family
ID=18204623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5327932A Withdrawn JPH07187862A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 硬質炭素含有膜で被覆された酸化物セラミック基体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07187862A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6136386A (en) * | 1996-06-27 | 2000-10-24 | Nissin Electric Co., Ltd. | Method of coating polymer or glass objects with carbon films |
| WO2000068167A1 (en) * | 1999-05-11 | 2000-11-16 | Greenleaf Corporation | Ceramic substrate treatment method and improved thin film magnetic recording head |
| US6893720B1 (en) | 1997-06-27 | 2005-05-17 | Nissin Electric Co., Ltd. | Object coated with carbon film and method of manufacturing the same |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5327932A patent/JPH07187862A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6136386A (en) * | 1996-06-27 | 2000-10-24 | Nissin Electric Co., Ltd. | Method of coating polymer or glass objects with carbon films |
| US6893720B1 (en) | 1997-06-27 | 2005-05-17 | Nissin Electric Co., Ltd. | Object coated with carbon film and method of manufacturing the same |
| WO2000068167A1 (en) * | 1999-05-11 | 2000-11-16 | Greenleaf Corporation | Ceramic substrate treatment method and improved thin film magnetic recording head |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010306 |