[发明专利]制造碳薄膜的方法和碳薄膜涂覆体

说明书

技术领域

本发明涉及用于在基材上形成类金刚石(DLC)涂层(硬质碳薄膜)的制造碳薄膜的方法和通过该制造方法形成的碳薄膜涂覆体。

背景技术

由于类金刚石碳涂层的高的硬度和低的摩擦系数，所以将类金刚石碳涂层(下文称为DLC涂层)施用到滑动部分可有效地增强耐久性和降低摩擦损失。近年来，这种DLC涂层经常用做各种滑动构件、工具、磁记录介质、磁头等的保护膜。

由于上述特点，如图10所示，DLC涂层1用于例如进行精细液压控制而因此多次致动的液压阀2的阀轴3。由于液压阀2多次致动，所以如果不将DLC涂层1应用于阀轴3，则由于阀轴3和阀座4的彼此相对滑动可能出现磨损或过热。此外，由油的高速流动产生的气泡引起的部件表面的侵蚀可造成气穴损伤。根据情况，这种损伤可降低液压阀2的密封性能，甚至造成其功能丧失。为了避免这种情况，如上所述，如图10所示的液压阀2的阀轴3涂覆有DLC涂层1。在图10中，DLC涂层1形成于阀轴3的表面上。

然而，在上述实例中，由于DLC涂层1从阀轴3剥离造成的DLC涂层1的损失可导致液压泄漏，因此期望提高DLC涂层1和阀轴3之间的粘附性。当在阀轴3的表面上形成DLC涂层1时，阀轴3用作沉积DLC涂层1时的基材，并且将DLC涂层1沉积到基材顶上。这两个部件基材和DLC涂层1在下文中将适当时称为碳薄膜涂覆体7。同样，还包括插入基材和DLC涂层1之间的中间层的结构在下文中也将合适地称为碳薄膜涂覆体7。

一种可想到的提高粘附性的方法是在基材5和DLC涂层1之间提供由金属制成的中间层6(参见日本专利申请公开No.2004-183699(JP-A-2004-183699))。然而，当碳薄膜涂覆体7包括中间层6时，如上述设置和如图12所述的，DLC涂层1的剥离经常从中间层6的开裂起点扩展。因此，碳薄膜涂覆体7不能在粘附性方面表现出令人满意的特性，仍然具有一些改进的空间。

作为另一相关技术，日本专利申请公开No 2002-88465(JP-A-2002-88465)描述了一种技术，其中将基材(工件)固定于非平衡磁控溅射装置的转台上，提供将偏压施加到基材(工件)上的工件夹具(参见JP-A-2002-88465的“0030”段和图3)，并且在沉积中间层时，通过将约-0到-50V的电压作为偏压施加到工件夹具(由此施加到基材)上将中间层沉积到基材(工件)的表面上(参见JP-A-2002-88465的“0054”段和图6)。

根据该沉积技术，在进行沉积，直至将中间层沉积到预定的膜厚度之后，通过溅射电源施加到其电极的电压随时间逐步减小供给到中间层的蒸发源的电功率，并且同时随时间逐步增加供给到碳蒸发源的电功率，由此在中间层顶上沉积具有梯度结构的层，在所述具有梯度结构的层中，中间层的金属和硬质碳涂层的碳的组成随跨越膜厚度的位置逐步变化。然后，在施加于中间层的蒸发源的电功率变为0W时，将施加于基材(工件)的偏压设定为约-50V到-700V，在该条件下形成硬质碳涂层(DLC涂层)，直至达到预定的膜厚度(参见JP-A-2002-88465的“0054”段和图6)。根据该沉积技术，在沉积中间层时，通过在开始沉积中间层之后立即用高负压的偏压(约-500V到-2000V的高负压作为偏压)进行沉积、然后将偏压逐步降低到较低的负压(约-0V到-50V是期望的最终负压)可以提高粘附性(参见JP-A-2002-88465的“0046”段和“0047”段)。

对于JP-A-2004-183699中描述的技术，通过该沉积技术获得的碳薄膜涂覆体也易于发生DLC涂层1的剥离，所述DLC涂层1的剥离从如图12所示的中间层6的开裂起点扩展。因此，JP-A-2002-88465中描述的沉积技术也在粘附性增强方面具有改进的空间。

发明内容

本发明提供可获得增强粘附性的制造碳薄膜的方法。本发明还提供具有令人满意的粘附性的碳薄膜涂覆体。

本发明的第一方面涉及制造碳薄膜的方法，包括在基材表面上沉积中间层，和在该中间层的表面上形成类金刚石碳涂层。在制造碳薄膜的方法中，在所述中间层的沉积期间将0到-30V的偏压施加到基材上。

根据上述配置，防止了中间层过度硬化，由此表现出增强的延展性，这导致减轻由沉积在中间层顶上的类金刚石碳涂层施加的外力和应力的能力增强，由此抑制在中间层内形成可导致剥离的裂纹。

在根据上述方面的制造碳薄膜的方法中，还可以将施加于基材的偏压设定为0到-30V范围内的固定值。