1989 Fiscal Year Annual Research Report
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01850153
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松原 秀彰 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (90167651)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渋木 邦夫 東芝タンガロイ(株), 工具本部・工具開発部, 部長
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| Keywords | ダイヤモンド / CVD / 工具材料 / コ-ティング / 気相合成 / 硬質材料 / 超硬合金 |
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| Research Abstract |
ダイヤモンドの低圧気相合成法は各分野での応用が期待されており、なかでも工具(硬質)材料へのダイヤモンド被覆は最も重要な応用分野である。本研究では、ダイヤモンド被覆を利用した新しい硬質材料の開発を目的に、各種の硬質上に膜状のダイヤモンドが均質に形成されるような合成条件、基板の表面処理条件などを検討した。
基板材料としては、WC-Co超硬合金、Ti(C,N)-Niサ-メット、Si_3N_4セラミックス、Al_2O_3セラミックスを用いた。合成処理はTaC製フィラメントを用いた熱CVD装置によって行い、その後、SEMおよびラマン分光によって合成物質の評価を行った。
まず、ダイヤモンドを合成させるには、何れの基板を用いた場合でも、フィラメント温度を2000℃以上、基板の温度を850〜900℃、CH_4+H_2ガス中のCH_4濃度を5%以下に制御することが必要であることが分かった。また、合成速度はフィラメント温度が高いほど、またCH_4濃度が高いほど上昇することが分かった。本研究で得られた膜生成速度は最大約8μm/hであり、これは熱CVD法による従来の値(0.5μm/h)にくらべて極めて高いものであった。また、何れの基板についても、基板表面に対し合成処理前に傷つけ処理するとダイヤモンドの生成密度が著しく上昇した。さらに、WC-Co、Ti(C,N)-Ni基板では基板表面部の金属相を除去することによりダイヤモンド生成密度が上昇すること、Ti(C,N)-NiおよびAl_2O_3基板では合成処理後の冷却中にダイヤモンド被膜が剥離しやすいことなども分かった。以上の結果から、各種硬質材料基板上へのダイヤモンド気相合成を行う際の、合成条件、基板の表面処理、基板の選択などに関する基本的知見が得られた。次年度では、上記結果を踏まえ、被覆したダイヤモンド膜の密着性およびダイヤモンド被膜/基板間の界面部組織などを検討する予定である。
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