冷間金型用高硬度 DLC 膜 - 日立金属

新製品紹介
冷間金型用高硬度 DLC 膜
Hard DLC Film for Cold Forming Die
Coating film:TribecTM KIWAMI
Diamond-Like Carbon(DLC)は,
高硬度,低摩擦係数,化学的安定性,
目標どおりの特性を得ることが容易
認められない。図 3 に,本装置で成
ではなかった。
膜した Tribec ® 極の密度と硬度につ
®
高いガスバリアー性など優れた性質
Tribec 極は,陰極と対向する位
い て 他 の 事 例 と 比 較 し て 示 す。
をもっている。そのため,機械的部
置にドロップレット捕集部を配置し,
Tribec ® 極は他の DLC に比べ高密
品やシール材,髭剃りに代表される
真空アークプラズマのみを磁界およ
度で,ダイヤモンドに迫る硬度(3.2
民生品,さらにカテーテル,ステン
び電界により直角に曲げて,成膜室
×10 − 3 kg/m3,90 GPa)が得られる。
ト などの医 療用品への応用効果 が
に輸 送する(T 字 状フィルター) 方
Tribec® 極の他の特性として,膜内に
検討されている。DLC は,カーボン
式を採用している。これにより,成
実質的に水素を含有しないため水素
2
3
原子の最外殻電子の配置(sp ,sp )
膜室に輸送されるプラズマは 100 %
放出に伴う構造変化が少なく耐熱性
と C-H 結合の有無により特性が異な
に近い電離プラズマとなり,ドロッ
に優れ,高密度であるため,耐摩耗
る。比較的過酷な環境で使用される
プレットの混入が少ない ta- C 膜と
性・耐バリア性に優れ,アルミニウ
冷間工具や切削工具では,水素を含
なる。図 1 は,T 字 状フィルターの
ムやガラスとの凝着性が低く,光学
まず,sp3 構造を多く含む DLC(ta-C)
構造を解説する図である。図 2 に T
的に透明であり,装飾品にも適用で
が好適である。ta- C はダイヤモンド
字状フィルターの各位置に配置した
きる等々が挙げられる。図 4 に,製
に迫る特性を示すが,製造プロセス
試 験 片 表 面 の SEM(Scanning
品例を示す。
で不可避的に発生するドロップレット
Electron Microscope)像を示す。
と呼ばれる粒子状欠陥の混入により
成膜室内(③)ではドロップレットが
①
Coating chamber
③
Carbon plasma
(日立ツール株式会社)
②
Orifice φ50
Droplet
②
30 μm
30 μm
Graphite
cathode
①
③
Collection box
①偏向なしダクト内,②90°偏向ダクト内, ③成膜室内部
Nano indentation hardness(GPa)
図1 T 字状フィルターの構造を解説する図
Fig. 1 Schematic structure of T-shaped filter cathode
30 μm
図 2 図 1 中①∼③の DLC 膜の表面状態
Fig. 2 Surface condition of DLC films on ①∼③ of Fig.1
Diamond
100
90
ta-C
80
70
(Tribec®極)
60
50
ta-C
40
ta-C:H
30
20
10
0
0.0
a-C
a-C:H
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Film density(10−3kg /m3)
a-C: amorphous carbon
a-C:H ; H containing amorphous carbon
ta-C: tetrahedral amorphous carbon
ta-C:H ; H containing tetrahedral amorphous carbon
図 3 DLC 膜の膜密度と硬度
Fig. 3 Film density and hardness of DLC film
50 mm
図4 Tribec 極を被覆した製品例
Fig. 4 Coated work samples of Tribec 極 (KIWAMI)
日立金属技報 Vol. 27(2011) 55