| 研究概要 |
CVD合成ダイヤモンド膜を用いた切削工具が国内外の数社により商品化されているが、密着性などに問題点を抱えており問題解決と共にコストダウンが望まれている。密着性および経済性の観点から、as-depo状態でのCVDダイヤモンド工具の作製が必要不可欠である。一方,当研究室でこれまでに、高過飽和二段階CVD成長法によりダイヤモンドの核生成密度の増加効果が確認され、高い密着強度をもたらす可能性が示唆されている。そこで,本研究では,二段階CVD法を用いて超硬材料基体上にダイヤモンドを堆積させた,as-depo状態での工具の信頼性を向上させることを目的とする。
通常のマイクロ波プラズマCVD装置は、波長の半分以下の堆積面積(60mm径以下)であるため生産性に劣り,また,著しく誘導加熱される導電体である超硬材料基体を用いることは困難である。そこで,昨年度より、円筒マイクロ波共振器を用いたエンドランチ型マイクロ波プラズマ発生装置を、ダイヤモンドCVDに用いることが可能なように改良を進めてきた。これまでに、旋盤用切削工具であるスローアウェイチップ(WC-Co製)が複数個配置可能であり、かつダイヤモンド形成に必要な700℃以上の基板温度を保つことが可能な基体ホルダーの設計および製作を行った。この結果、基板ホルダー内の75mm径の範囲において、プラズマ発生時にもほぼ均一な温度分布を得ることが可能となった。また,この円筒マイクロ波共振器内に直径の大きなプラズマを安定に発生させるため、ダイヤモンド形成に適した1%CH_4-H_2プラズマ中へ放電破壊電圧の低いArガスを適量添加することにより、プラズマ径の拡大を試みている。この結果、ほぼ均一温度分布となる範囲内において、ダイヤモンド膜の合成に成功した。この装置を用いることにより、ダイヤモンド工具の作製におけるコストダウンの可能性が示されたと云える。
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