(57)【要約】  炭素材料１０は、炭素質又は黒鉛質の基材１と、その表面に形成されており、ダイヤモンド粒子４の一部分が基材１に埋設されたダイヤモンド粒子４を含有している緩衝層２と、その上に形成された導電性ダイヤモンド層３とを備えている。また、炭素材料の製造方法は、ダイヤモンド粒子４の一部分を炭素質又は黒鉛質からなる基材１表面に埋設してダイヤモンド粒子４を含有した緩衝層２を基材１表面に形成する緩衝層形成工程と、緩衝層２上に導電性ダイヤモンド層３を形成する導電性ダイヤモンド層形成工程とを有している。
2009038193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質又は黒鉛質の基材と、
前記基材表面に形成されており、ダイヤモンド粒子の一部分が前記基材に埋設された前記ダイヤモンド粒子を含有している緩衝層と、
前記緩衝層上に形成された導電性ダイヤモンド層と、を備えていることを特徴とする炭素材料。
【請求項２】
前記ダイヤモンド粒子は、結晶性を有していると共にＸ線回折において０．３５７ｎｍ以下の格子定数を有していることを特徴とする請求項１に記載の炭素材料。
【請求項３】
前記ダイヤモンド粒子の粒子径が、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭素材料。
【請求項４】
前記ダイヤモンド粒子の粒子径が、１０μｍ以下の粒子径であることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭素材料。
【請求項５】
炭素質又は黒鉛質の基材と、
前記基材表面に形成されており、金属炭化物を含有している緩衝層と、
前記緩衝層上に形成された導電性ダイヤモンド層とを備えており、
前記金属炭化物の金属が、炭素と反応して金属炭化物を形成し且つ固溶した炭素に対して触媒黒鉛作用を生じさせない金属であることを特徴とする炭素材料。
【請求項６】
ダイヤモンド粒子の一部分を炭素質又は黒鉛質からなる基材表面に埋設して前記ダイヤモンド粒子を含有した緩衝層を前記基材表面に形成する緩衝層形成工程と、
前記緩衝層上に導電性ダイヤモンド層を形成する導電性ダイヤモンド層形成工程とを有していることを特徴とする炭素材料の製造方法。
【請求項７】
前記導電性ダイヤモンド層形成工程において、前記導電性ダイヤモンド層が気相成長法により形成されることを特徴とする請求項６に記載の炭素材料の製造方法。
【請求項８】
前記気相成長法は、炭素源ガス中に、窒素、ホウ素及びリンからなる群から選ばれた少なくとも１つの導電性付与元素を５００００ｐｐｍ以下含むガスにより行われることを特徴とする請求項７に記載の炭素材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具、電極材料、放熱材料等多岐に渡る分野で用いられるダイヤモンドを炭素質又は黒鉛質の基材へ被覆した炭素材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドはその強度、熱伝導率、耐薬品性等において有意義な特性を有し、それらの物性を発揮した工業材料を主とした応用展開へのポテンシャルが非常に高い材料である。ＣＶＤダイヤモンドはその成膜手法の発見より久しく、既に工業用途として主に切削、研削加工用を始めとして、(電子回路部品の)放熱基板や(過酷環境で働く)センサー、光学窓材、(素粒子物理学実験の)検出器、スピーカーの振動板など多岐にわたる分野で活躍しており、今後さらに用途は拡大することが期待されている。【０００３】
工業用途におけるダイヤモンドの作製手法は大きく２種に分けられ、一つはダイヤモンドの原料となる黒鉛に対して高温高圧を与えることにより、黒鉛からダイヤモンドへと転化する、自然界におけるダイヤモンドの生成を模した手法である静的高圧合成法であり、もう一つはダイヤモンドの構成元素である炭素由来の原料をガス状態にし、電磁波若しくは発熱体を介した励起、分解を始めとする化学反応を経験し、基板上にダイヤモンドとして再構築する手法である気相法とに分けられる。【０００４】
気相法における代表的な手法を挙げると、プラズマＣＶＤ(Ｐｌａｓｍａ-ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)法、および熱フィラメントＣＶＤ(ＨＦＣＶＤ:Ｈｏｔ Ｆｉｌａｍｅｎｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)法、並びに燃焼炎(Ｃｈａｍｂｅｒ ｆｌａｍｅ)法が挙げられるが、何れの手法も気相空間での分子の分解・励起手段がプラズマ中での電子、イオン、ラジカル種、または発熱体、もしくは熱エネルギーによるものでありエネルギーの与え方が異なる。【０００５】
同手法で合成されるダイヤモンドは膜状形態を表現し、被覆材の表面形状を転写した形でダイヤモンドが得られる。また、原料となるガス種を選定することによりホウ素やリン、窒素などの不純物を膜中に含有(ドーピング)することが可能であり、これらの元素を導入した膜は、電気的に半導体的挙動を示し、含有量の増加に伴いやがて導体へと性質を変える。【０００６】
しかしながら、各種基材上にＣＶＤダイヤモンドを成膜する際に、基材とＣＶＤダイヤモンドとの間には熱膨張係数差が問題として取り上げられ、成膜対象である基材とＣＶＤダイヤモンドとの間に過度の熱膨張係数差が存在した場合、成膜調製後の温度を下げる工程で膜は基材に対して圧縮、若しくは引っ張り方向に対して応力を受け剥離に至る。【０００７】
従来、この問題を解決する手段として、ＣＶＤダイヤモンド膜と基材との間の付着力を挙げる工夫として、基材表面を粗化することにより、ダイヤモンド膜に対して機械的なアンカリングを行い保持する手法などが検討されてきた。例えば、ＣＶＤ法によって基材上にダイヤモンド膜を形成する方法として、下記特許文献１に記載の、ブラスト処理により基材表面を粗化して発生した凹凸の上にＣＶＤ法による膜を形成する方法が行われている。この方法により、凹凸面を転写した形で膜が形成され、接触面積を増やすと同時に基材が膜に対して楔を打つ形で固定（アンカリング）し、膜と基材間の付着力を高める。この方法による処理は、膜と基材の熱膨張係数差による膜の伸縮を原因とした剥離や、クラックの発生の防止を望むことが出来、非常に有用な表面処理手法として実践されている。【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２２４９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の従来の方法で製造された材料には、原料ガスによりエッチングされる基材の存在など、アンカリングのみでは解決し得ない問題が存在する。具体的には、膜との熱膨張係数があまりにもかけ離れた基材や、ＣＶＤダイヤモンドを成膜する際の炉内雰囲気である、水素による還元雰囲気に対して弱い材料を用いた場合、アンカリングの効果を上回る力の応力が生じたり、形成した凹凸が優先的にエッチングされたりする等の不具合により、形成された膜が剥離したりすることがあった。【００１０】
本発明は上記問題を解決する為に成されたものであり、ダイヤモンドが基材に対して安定して付着する成膜方法及びダイヤモンドが基材に安定して付着した材料を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の炭素材料は、炭素質又は黒鉛質の基材と、前記基材表面に形成されており、ダイヤモンド粒子の一部分が前記基材に埋設された前記ダイヤモンド粒子を含有している緩衝層と、前記緩衝層上に形成された導電性ダイヤモンド層と、を備えている。また、別の観点として、本発明の炭素材料は、炭素質又は黒鉛質の基材と、前記基材表面に形成されており、金属炭化物を含有している緩衝層と、前記緩衝層上に形成された導電性ダイヤモンド層とを備えており、前記金属炭化物の金属が、炭素と反応して金属炭化物を形成し且つ固溶した炭素に対して触媒黒鉛作用を生じさせない金属である。【００１２】
本発明によると、緩衝層を介して導電性ダイヤモンド層が形成されている。これによって、基材とその上に形成された導電性ダイヤモンド層とが化学結合を有した状態で付着する為、従来よりも強固な付着力を発揮し、導電性ダイヤモンド膜が基材に安定して付着する。【００１３】
また、前記ダイヤモンド粒子は、結晶性を有していると共にＸ線回折において０．３５７ｎｍ以下の格子定数を有していることが好ましい。特に、格子定数が０．３５６８ｎｍ以下が好ましい。また、Ｒａｍａｎ分光測定に於けるダイヤモンド格子振動に起因するピークの半価幅が５０ｃｍ-1以下であるダイヤモンド粒子を用いることが好ましい。これによって、より強固な付着力が発揮され、導電性ダイヤモンド層を基材により安定して付着させることができる。なお、格子定数が０．３５７ｎｍより大きい結晶格子やピークの半価幅が５０ｃｍ-1より大きい半価幅を有した結晶性を有するダイヤモンド粒子を用いた場合、緩衝層とダイヤモンド層との界面で欠陥が発生しやすくなり、層間の付着力の低下の原因とになりやすい。【００１４】
また、前記ダイヤモンド粒子の粒子径が、１００μｍ以下であることが好ましい。これにより、緩衝層が基材により強固に付着する。１００μｍよりも大きい粒径のダイヤモンド粒子を用いた場合、緩衝層が基材から剥離しやすくなる。なお、前記ダイヤモンド粒子の粒子径は、特に、１０μｍであることが好ましい。【００１５】
本発明の炭素材料の製造方法は、ダイヤモンド粒子の一部分を炭素質又は黒鉛質からなる基材表面に埋設して前記ダイヤモンド粒子を含有した緩衝層を前記基材表面に形成する緩衝層形成工程と、前記緩衝層上に導電性ダイヤモンド層を形成する導電性ダイヤモンド層形成工程とを有している。これによって、導電性ダイヤモンド層を基材に安定して付着させることができる。【００１６】
また、前記導電性ダイヤモンド層形成工程において、前記導電性ダイヤモンドが気相成長法により形成されることが好ましい。特に、前記気相成長法は、炭素源ガス中に、窒素、ホウ素及びリンからなる群から選ばれた少なくとも１つの導電性付与元素を５００００ｐｐｍ以下含むガスにより行われることが好ましい。これによって、導電性ダイヤモンド層を基材により安定して付着させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、ダイヤモンド膜を基材に安定して付着させることができるとともに、ダイヤモンド膜が基材に安定して付着した炭素質材料を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態による炭素材料の断面模式図である。
【図２】本発明の第二実施形態による炭素材料の断面模式図である。
【符号の説明】
【００１９】
１,２１  基材
２,２２  緩衝層
３,２３  導電性ダイヤモンド層
４  ダイヤモンド粒子
１０,２０  炭素材料
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。【００２１】
＜第１実施形態＞
ここでは、本発明に係る炭素材料の第一実施形態に関して説明する。図１は、本発明の第一実施形態による炭素材料の断面模式図である。【００２２】
炭素材料１０は、基材１、基材１の表面に形成された緩衝層２及び緩衝層２上に形成された導電性ダイヤモンド層３とを備えており、これらの３層構造からなる。基材１は、炭素質又は黒鉛質の基材である。緩衝層２は、結晶性を有した複数のダイヤモンド粒子４を含有しており、ダイヤモンド粒子４の各々の少なくとも一部が基材１に埋設されている。【００２３】
緩衝層２のダイヤモンド粒子４は、粒径が１００μｍ以下のダイヤモンド粒子４である。なお、粒径が１００μｍよりも大きい粒径のダイヤモンド粒子４を用いた場合、基材１上へダイヤモンド粒子４を均一に設置する手法が限られると同時に、ダイヤモンド粒子４の大きさに起因したダイヤモンド粒子４間の空隙が大きくなる為、導電性ダイヤモンド層３の成膜の際に、ＣＶＤダイヤモンドは空隙を埋めきるところから優先的に成膜を始め、緩衝層としての役割が希薄になり、緩衝層が基材から剥離しやすくなる。なお、ダイヤモンド粒子４の粒径は、特に、１０μｍ以下であることが好ましい。【００２４】
また、緩衝層２のダイヤモンド粒子４の結晶性は、Ｘ線回折（以下、ＸＲＤと表す）及びＲａｍａｎ分光測定によって認識でき、本実施形態におけるダイヤモンド粒子４は、ＸＲＤによる格子定数が０．３５７ｎｍ以下であり、Ｒａｍａｎ分光測定に於けるダイヤモンド格子振動に起因するピークの半価幅が５０ｃｍ-1以下である。なお、ＸＲＤによる格子定数が０．３５７ｎｍより大きかったり、Ｒａｍａｎ分光測定に於けるダイヤモンド格子振動に起因するピークの半価幅が５０ｃｍ-1より大きかったりするダイヤモンド粒子４を用いた場合、緩衝層２と導電性ダイヤモンド層３との界面で欠陥が発生し、層間の付着力低下の原因となる。なお、ＸＲＤによる格子定数は、特に、０．３５６８ｎｍ以下であることが好ましい。【００２５】
次に、炭素材料１０の製造方法を説明する。まず、複数のダイヤモンド粒子４を基材１に埋設させて緩衝層２を形成する。ここで、ダイヤモンド粒子４を基材１上に設置する手法は、ブラストによる基材１へのダイヤモンド粉末の吹きつけや、炭素化収率の低い溶媒中にダイヤモンド粉末を分散し、基材１へ塗布後熱処理を介してダイヤモンド粒子４を添着する、等の方法が挙げられる。このようにして、ダイヤモンド粒子４の一部分を基材１表面に埋設し、緩衝層２を基材１表面上に形成する。そして、緩衝層２上に導電性ダイヤモンド層３を形成する。導電性ダイヤモンド層３は、気相成長法（ＣＶＤ）により形成される。気相成長法は、炭素源ガス中に、窒素、ホウ素及びリンからなる群から選ばれた少なくとも１つの導電性付与元素を５００００ｐｐｍ以下含むガスにより行っている。なお、気相成長法は、一般的に行われている条件でも行うことができる。【００２６】
この際に重要なのは、緩衝層２のダイヤモンド粒子４は基材１内部に包埋しており、一部分が基材１から露出している構造であり、ダイヤモンド粒子４と基材１との間には物理的な付着力を介して接着していることである。上記処理を行った基材１に対してダイヤモンド層３を成膜すると、ダイヤモンド粒子４が種結晶としての役割を果たし、緩衝層２として設置したダイヤモンド粒子４を起点として部分的にエピタキシャル成長することにより、緩衝層２とダイヤモンド層３とが一体化すると同時にＣＶＤ反応である為、ダイヤモンド層３は基材１にまで届く。そして、緩衝層２に用いたダイヤモンド粒子４同士もまた、ダイヤモンド膜３によって接合され、強固なダイヤモンド膜を形成し、結果として基材１,緩衝層２,及び導電性ダイヤモンド層３の間は強固な付着力を有する。【００２７】
本実施形態の炭素材料１０は、緩衝層２を介して導電性ダイヤモンド層３が形成されているので、基材１とその上に形成された導電性ダイヤモンド層３とが化学結合を有した状態で付着し、従来よりも強固な付着力を発揮し、導電性ダイヤモンド膜３が基材１に安定して付着する。【００２８】
また、緩衝層２に含有されているダイヤモンド粒子４が、結晶性を有していると共にＸ線回折において０．３５７ｎｍ以下の格子定数を有しており、Ｒａｍａｎ分光測定に於けるダイヤモンド格子振動に起因するピークの半価幅が５０ｃｍ-1以下であるので、より強固な付着力が発揮され、導電性ダイヤモンド層３を基材１により安定して付着させることができる。【００２９】
また、緩衝層２に含有されているダイヤモンド粒子４の粒子径が、１００μｍ以下であるので、緩衝層２が基材１により強固に付着する。【００３０】
さらに、ダイヤモンド粒子４の一部分を基材１に埋設して緩衝層２を形成し、緩衝層上に導電性ダイヤモンド層を形成する製造方法によって、導電性ダイヤモンド層３を基材１に安定して付着させることができるとともに導電性ダイヤモンド層３が基材１に安定して付着した炭素材料１を製造できる。また、導電性ダイヤモンド層を形成する工程が、窒素、ホウ素及びリンからなる群から選ばれた少なくとも１つの導電性付与元素を５００００ｐｐｍ以下含むガスを用いた気相成長法により行われているので、導電性ダイヤモンド層３を基材１により安定して付着させることができる。【００３１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る炭素材料の第二実施形態に関して説明する。図２は、本発明の第二実施形態による炭素材料の断面模式図である。なお、第１実施形態における炭素材料１０における符号１及び３がふられている各部と、本実施形態において符号２１及び２３がふられている各部は、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。【００３２】
本実施形態の炭素材料２０は、緩衝層２２が金属炭化物を含有している点が、第１実施形態に係る炭素材料１０と異なっている。【００３３】
用いる金属粉末の粒径は１００μｍ以下が望ましい。なお、１００μｍよりも大きい粒径の金属粉末を用いた場合、均一に基材２１上への材料を設置する手法が限られると同時に、熱処理の際に形成した緩衝層２２が厚くなり基材から剥離しやすくなる。また、基材２１上に金属粉末を添着する方法は第１実施形態のダイヤモンド粉末を基材上に添着する手法と同様であり、添着後の基材２１に対して金属の融点まで熱処理を行うことにより、基材２１と緩衝層２２との間に化合物が形成され基材２１と緩衝層２２とが接着する。【００３４】
ここで、基材２１と緩衝層２２との接着について具体的に説明する。基材２１上に金属粉末を添着させた後、熱処理して金属を基材２１上に溶融させて基材２１との化合物（金属炭化物）を形成させる。この際、用いられる金属は、炭素と反応して金属炭化物を形成し且つ固溶した炭素に対して触媒黒鉛作用を生じさせない金属を用いており、例えば、炭化物を形成する材料であるシリコン、タングステン、タンタル、二酸化ケイ素等が望ましい。【００３５】
上記の手法で基材２１上に金属炭化物を形成することにより形成された緩衝層２２上に導電性ダイヤモンド膜２３を成膜した場合、始めに原料ガスである炭素源ガスと基材２１界面の緩衝層２２とが反応し、金属炭化物を形成する。その後、導電性ダイヤモンド膜２３は形成された金属炭化物（緩衝層２２）を介して成長し、緩衝層２２と導電性ダイヤモンド膜２３との間は強固な共有結合を介した接合をする。【００３６】
このようにして、基材１と緩衝層２間は金属炭化物（金属化合物）を形成し、共有結合を介した強固な化学結合により付着し、導電性ダイヤモンド膜２３及び緩衝層２２間は金属炭化物を形成し、上記同様共有結合を介した付着力がもたらされる。結果として基材２１から緩衝層２２を介して導電性ダイヤモンド膜２３に至るまで強固な付着力を有した、導電性ダイヤモンド被覆基材（炭素質材料２０）を得ることが可能となる。【００３７】
なお、本実施形態にかかる炭素質材料の製造方法は、上述の緩衝層２２の製造工程が異なる他は、第１実施形態と同様の方法のため、説明を省略する。【００３８】
本実施形態の炭素材料２０は、上述の構成を備えているので、第１実施形態の炭素材料１０と同様の効果が得られる。
【実施例】
【００３９】
次に、実施例を用いて説明する。【００４０】
（実施例１）
被覆基材には黒鉛基材を２０×２０×２ｔｍｍのサイズに切り分けたものを用いた。濃度を２％に調製したポリビニルアルコール溶媒に静的高圧合成法にて作製した粒径０．５μｍのダイヤモンド粉末を１体積％添加した溶液を調製し、回転数５０００ｒｐｍのスピンコート法により上記基材に均一に塗布した。その後、真空加熱炉内で１０００℃、１時間の熱処理を行い溶媒となるポリビニルアルコール溶媒を除去し、ダイヤモンド粒子を含有した緩衝層が添着したＣＶＤダイヤモンド被覆用基材を得た。【００４１】
導電性ダイヤモンド層の成膜には熱フィラメントＣＶＤ法を採用し、部材表面に導電性ダイヤモンド膜の成膜を行った。フィラメントにはタンタル素線を用い、炉内に於ける部材とフィラメントとの距離は５ｍｍとなるように配置した。【００４２】
なお、原料ガスは、炭素源ガスとして水素で搬送したエタノール蒸気、および水素とし、エタノール蒸気は全ガス流量に対して１体積パーセントになるように導入し、炉内の圧力は５０Ｔｏｒｒ（６６５０Ｐａ）に保った。ＣＶＤダイヤモンド合成時はフィラメント温度２０００℃、基材温度７５０℃の状態で１８時間保持し、部材表面に導電性ダイヤモンド膜の成膜を行った。【００４３】
成膜された基材はＲａｍａｎ分光測定においてダイヤモンドに起因する１３３２ｃｍ-1にピークを有するスペクトルが観察され、基材表面にダイヤモンド膜が存在することを確認した。１３３２ｃｍ-1に観察されたピークの半価幅は１５ｃｍ-1だった。ＳＥＭによる観察の結果、得られたダイヤモンド膜は粒径約１μｍを有する多結晶体であり、断面観察より膜厚は５μｍであることがわかった。基材上に作製したダイヤモンド膜の付着力の測定には、針に荷重を負荷してスクラッチし、膜が剥離する時の負荷荷重を付着力とするスクラッチテストを用いて行ない、その結果５５０ｇの加重で膜は剥離した。【００４４】
（実施例２）
被覆基材には黒鉛基材を２０×２０×２ｔｍｍのサイズに切り分けたものを用いた。上記基材を、静的高圧合成法にて作製した粒径０．５（μｍ）のダイヤモンド粒子をブラストビーズとして用いたブラスト処理を行い、ダイヤモンド粒子を含有した緩衝層が添着したＣＶＤダイヤモンド（導電性ダイヤモンド層）被覆用基材を得た。【００４５】
成膜には熱フィラメントＣＶＤ法を採用し、上記で得られた基材表面に導電性ダイヤモンド膜の成膜を行った。フィラメントにはタンタル素線を用い、炉内に於ける部材とフィラメントとの距離は５ｍｍとなるように配置した。原料ガスは、炭素源ガスとして水素で搬送したエタノール蒸気、および水素とし、エタノール蒸気は全ガス流量に対して１体積パーセントになるように導入し、炉内の圧力は５０Ｔｏｒｒ（６６５０Ｐａ）に保った。ＣＶＤダイヤモンド合成時はフィラメント温度２０００℃、基材温度７５０℃の状態で１８時間保持し、基材（緩衝層）表面に導電性ダイヤモンド膜の成膜を行った。【００４６】
得られた基材のＲａｍａｎ分光測定においてダイヤモンドに起因する１３３２ｃｍ-1にピークを有するスペクトルが観察され、基材表面に導電性ダイヤモンド膜が存在することを確認した。１３３２ｃｍ-1に観察されたピークの半価幅は１９ｃｍ-1だった。ＳＥＭによる観察の結果、得られた導電性ダイヤモンド膜は粒径約１μｍを有する多結晶体であり、断面観察より膜厚は４．８μｍであることがわかった。【００４７】
基材上に作製した導電性ダイヤモンド膜の付着力の測定には、針に荷重を負荷してスクラッチし、膜が剥離する時の負荷荷重を付着力とするスクラッチテストを用いて行ない、その結果４００ｇの加重で膜は剥離した。【００４８】
（実施例３）
被覆基材には実施例１に挙げた基材と同等のものを用いた。上記基材を、濃度２％に調製したポリビニルアルコール溶媒に静的高圧合成法にて作製した粒径１０．０μｍのダイヤモンド粉末を１体積％添加した溶液を調製し、この溶液に基材を浸漬し、超音波洗浄にて１０分間のダイヤモンド粒子の添着処理を試みた。【００４９】
得られた基材に対して１００℃、６０分間の乾燥の後、真空加熱炉内にて６００℃、１時間の熱処理を行い溶媒となるポリビニルアルコールを除去しダイヤモンド粒子を含有した緩衝層が添着したＣＶＤダイヤモンド被覆用基材を得た。基材上への導電性ダイヤモンド膜の調製には熱フィラメントＣＶＤ法を用いて成膜を行った。フィラメントとして、タングステンを用い、基材をフィラメントとの間の距離を８ｍｍの状態に配置した。原料ガスとして、ベースガスには水素ガス、炭素源ガスにはメタンガスを水素ガスに対して１体積％、ドーピングガスとしてトリメチルボロンガスを炭素源に対してＢ／Ｃ比が１０００ｐｐｍの比率で導入し、総流量を５リットル／ｍｉｎとした。フィラメントを２４００℃、炉内圧力５０Ｔｏｒｒの状態で成膜時間８時間とし、基材上への導電性ダイヤモンド膜の成膜を行った。この際にフィラメントの輻射熱で基材が昇温され、基材下部に設置した熱電対の温度は７５０℃を示した。【００５０】
上記の操作により作製した部材表面のＲａｍａｎ分光分析を行った結果、１３３３ｃｍ-1にダイヤモンドに起因するピークが観察され、部材表面は導電性ダイヤモンド膜で覆われていることを確認した。さらにＳＥＭによる表面形態観察の結果、得られた膜は粒径約１μｍの自形を有するダイヤモンド粒からなる多結晶膜であることが分かった。【００５１】
基材上に作製したダイヤモンド膜の付着力の測定には、針に荷重を負荷してスクラッチし、膜が剥離する時の負荷荷重を付着力とするスクラッチテストを用いて行ない、その結果４５０ｇの加重で膜は剥離した。【００５２】
（実施例４）
被覆基材には実施例２に挙げた基材と同等のものを用いた。静的高圧合成法にて作製した平均粒径５０（μｍ）をブラストビーズとして用いたブラスト処理を行い、ダイヤモンド粒子を含有した緩衝層が添着したＣＶＤダイヤモンド被覆用基材を得た。【００５３】
基材上への導電性ダイヤモンド膜の調製には熱フィラメントＣＶＤ法を用いて成膜を行った。フィラメントとして、タングステンを用い、基材をフィラメントとの間の距離を８ｍｍの状態に配置した。原料ガスとして、ベースガスには水素ガス、炭素源ガスにはメタンガスを水素ガスに対して１体積％、ドーピングガスとしてトリメチルボロンガスを炭素源に対してＢ／Ｃ比が１００００ｐｐｍの比率で導入し、総流量を５リットル／ｍｉｎとした。フィラメントを２４００℃、炉内圧力５０Ｔｏｒｒの状態で成膜時間８時間とし、基材上へのダイヤモンド膜の成膜を行った。この際にフィラメントの輻射熱で基材が昇温され、基材下部に設置した熱電対の温度は８００℃を示した。【００５４】
上記の操作により作製した部材表面のＲａｍａｎ分光分析を行った結果、１３３３ｃｍ-1にダイヤモンドに起因するピークが観察され、部材表面は導電性ダイヤモンド膜で覆われていることを確認した。さらにＳＥＭによる表面形態観察の結果、得られた膜は粒径約１μｍの自形を有するダイヤモンド粒からなる多結晶膜であることが分かった。【００５５】
基材上に作製した導電性ダイヤモンド膜の付着力の測定には、針に荷重を負荷してスクラッチし、膜が剥離する時の負荷荷重を付着力とするスクラッチテストを用いて行ない、その結果４５０ｇの加重で膜は剥離した。【００５６】
（実施例５）
実施例２と同様の基材を用い、下記の操作を行い緩衝層の形成を試みた。粒径１５０μｍのシリコン粉１ｇを量り取り、基材上に分散させ、１５００℃、５０Ｔｏｒｒの真空加熱炉内にて１時間の熱処理を試みた。上記処理によって得られた基材上に実施例１と同様の条件でＣＶＤダイヤモンド膜（導電性ダイヤモンド膜）の成膜を行った。【００５７】
成膜後に得られた基材のＲａｍａｎ分光分析の結果、１３３２ｃｍ-1に半価幅１５ｃｍ-1を伴うピークを有するスペクトルが観察され、基材表面に導電性ダイヤモンド膜が存在することを確認した。ＳＥＭによる表面観察の結果、粒径約１μｍの自形を有するダイヤモンド粒子からなる多結晶膜が形成されていることがわかった。【００５８】
（比較例１）
被覆基材には実施例１と同じ基材を用い、静的高圧合成法により得られた１５０μｍの粒径を有するダイヤモンド粒子をブラストビーズとしてブラスト処理し、基材表面へのダイヤモンド粒子を含有した緩衝層の形成を試みた。上記操作によって得られた基材に対して実施例１と同等の手順に倣い基材上へのＣＶＤダイヤモンド膜（導電性ダイヤモンド膜）の形成を試みた。反応時間として設けた１８時間経過後、フィラメント温度を降温し炉から取り出したところ、基材上には導電性ダイヤモンド膜は形成されておらず、粗化された基材のみが得られた。【００５９】
（比較例２）
被覆基材はニッケル板を２０×２０×２ｔｍｍのサイズに切り分けたものを用いた。実施例２に倣い、基材上へダイヤモンド粒子の設置（埋設）を行った後、実施例１、２と同様の方法を用い、基材上にＣＶＤダイヤモンド膜（導電性ダイヤモンド膜）の成膜を試みた。成膜時間を１８時間とし、そのまま安置、観察したところ基材表面には黒鉛粉が生成し、導電性ダイヤモンド膜の成長は見られなかった。【００６０】
（比較例３）
被覆基材には石英板（ＳｉＯ2）を２０×２０×２ｔｍｍのサイズに切り分けたものを用いた。実施例２に倣い、ダイヤモンド粒の添着を試みた後、実施例１、２と同様の方法を用い、基材上にＣＶＤダイヤモンド膜の成膜を試みた。しかし、成膜時間が終わり、フィラメント温度を降温している途中に膜が剥離し、飛散した。【００６１】
なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で様々な変更ができるものであり、上記実施形態や実施例に限定されるものではない。
【図１】
2009038193.tif 000003
【図２】
2009038193.tif 000004
【国際調査報告】
2009038193.tif 000005
2009038193.tif 000006
2009038193.tif 000007
2009038193.tif 000008
2009038193.tif 000009
2009038193.tif 000010
2009038193.tif 000011