(57)【要約】【課題】炭素元素を含む固溶領域を有する無機材料をより低温で作製できる無機材料の製造方法及びその製造方法により作製された無機材料を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の一態様に係る無機材料は、主成分が無機材料であるコア材と、前記コア材の少なくとも一部を被覆し、ナノ結晶構造を有するナノカーボンを含むカーボン層と、を有し、前記コア材は、表面に炭素元素が固溶した固溶領域を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分が無機物質であるコア材と、
前記コア材の少なくとも一部を被覆し、ナノ結晶構造を有するナノカーボンを含むカーボン層と、を有し、
前記コア材は、表面に炭素元素が固溶した固溶領域を有する、無機材料。
【請求項２】
前記カーボン層の厚みが１００μｍ以下である、請求項１に記載の無機材料。
【請求項３】
前記ナノカーボンが、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラフェン及びグラファイトからなる群から選択されるいずれか一つ以上である、請求項１又は２のいずれかに記載の無機材料。
【請求項４】
主成分が無機物質であるコア材の表面にナノカーボンが分散した分散液を塗布する塗布工程と、
前記分散液が塗布された前記コア材に、低酸素雰囲気下で紫外線を照射するＵＶ照射工程と、を有する無機材料の製造方法。
【請求項５】
前記紫外線の波長が３５４ｎｍ以下である、請求項４に記載の無機材料の製造方法。
【請求項６】
前記ＵＶ照射工程における雰囲気を、真空、窒素及び希ガスからなる群から選択されるいずれかの雰囲気にする、請求項４または５のいずれかに記載の無機材料の製造方法。
【請求項７】
前記分散液に含まれる前記ナノカーボンに酸処理を施す工程と、
前記酸処理に用いた酸を極性有機溶媒に置換する工程と、をさらに有する請求項４〜６のいずれか一項に記載の無機材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機材料及び無機材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属等の材料の表面の硬度を高める表面処理技術の一つとして、浸炭処理が知られている。浸炭処理を行う方法の一つとして、ガス浸炭法が知られている（例えば、特許文献１）。しかしながら、ガス浸炭法は、大掛かりな装置が必要であり、かつ、９００℃以上の高温での処理が必要であるという課題がある。
【０００３】
一方で、浸炭処理を行う別の方法として、フラーレン類を炭素源として利用して、金属内部に浸炭させる方法が提案されている（例えば、特許文献２）。この方法を用いると、低温での浸炭処理が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２５６６８７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載の浸炭処理方法を用いても簡便に浸炭処理材を作製することができなかった。特許文献２に記載の浸炭処理方法は、特許文献１に記載の方法よりも低温で処理できる。それでも、最低でも３００℃以上の温度での加熱が必要であり、好ましくは５００℃以上の温度での加熱が必要である。また高温加熱及びガス置換を行うための大型かつ高温な装置が必要であるという問題もある。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決し、表面に炭素元素を含む拡散領域を有する無機材料をより低温で作製できる無機材料の製造方法及びその製造方法により作製された無機材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様にかかる無機材料は、主成分が無機物質であるコア材と、前記コア材の少なくとも一部を被覆し、ナノ結晶構造を有するナノカーボンを含むカーボン層と、を有し、前記コア材は、表面に炭素元素が固溶した固溶領域を有する。
【０００８】
上記態様にかかる無機材料は、コア材の表面に形成されたカーボン層を構成するナノカーボンがナノ結晶構造を維持している。そのため、アモルファスカーボン層により被覆された無機材料と比較して、より硬度及び耐摩耗性に優れる。そのため、摺動性に優れ、時計等の様々な製品用の部品として用いることができる。
【０００９】
上記の無機材料において、前記カーボン層の厚みが１００μｍ以下であってもよい。
【００１０】
カーボン層の厚みが１００μｍ以下であれば、カーボン層に亀裂等の破損や、カーボン層の剥離が生じることを抑制できる。
【００１１】
上記無機材料において、前記ナノカーボンが、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラフェン及びグラファイトからなる群から選択されるいずれか一つ以上であってもよい。
【００１２】
これらのナノカーボンは、炭素が連続的に結合した特異かつ安定な構造を有している。この特異な構造に起因し、コーティング膜の硬度、低摩擦をより高めることができる。
【００１３】
本発明の一態様にかかる無機材料の製造方法は、コア材の表面にナノカーボンが分散した分散液を塗布する塗布工程と、前記分散液が塗布された前記コア材に、低酸素雰囲気下で紫外線を照射するＵＶ照射工程と、を有する。
【００１４】
紫外線の照射によりナノカーボンにエネルギーを与え、浸炭処理が進行する為、加熱等を行わない常温環境下でも上記無機材料を簡便に作製できる。また低酸素雰囲気下で作製するため、酸素が浸炭処理反応を阻害することも抑制できる。さらに、ガス置換型高温槽のような高価かつ大掛かりな装置が不要であり、安価に上記無機材料を作製することができる。
【００１５】
上記無機材料の製造方法において、前記紫外線の波長が３５４ｎｍ以下であってもよい。
【００１６】
この波長域の光は、ナノカーボンの炭素結合を開裂しやすい。紫外線によりナノカーボンにダメージを与えることで、炭素のコア材への拡散をより容易にすることができる。
【００１７】
上記無機材料の製造方法において、ＵＶ照射工程における雰囲気を、真空、窒素及び希ガスからなる群から選択されるいずれかの雰囲気にしてもよい。
【００１８】
紫外線の照射によりラジカル化し反応性が高くなったナノカーボンの一部がコア材の表面に拡散する。酸素はラジカル化したナノカーボンと反応しやすく、コア材への炭素の拡散反応を阻害する。そのため、ＵＶ照射工程における雰囲気を真空、窒素及び希ガスからなる群から選択されるいずれかの雰囲気とすることで、反応性を高めることができる。
【００１９】
上記無機材料の製造方法において、前記分散液に含まれる前記ナノカーボンに酸処理を施す工程と、前記酸処理に用いた酸を極性有機溶媒に置換する工程と、をさらに有してもよい。
【００２０】
一般に市販されているナノカーボンの分散液には、分散剤が含有されている。酸処理後に、極性有機溶媒に溶液を置換することで分散剤を除去することができる。カーボン層に不要な成分が混在することを抑制し、より高密度なカーボン層を作製できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、炭素元素を含む固溶領域を有する無機材料をより低温で作製できる。またこの製造方法により作製された無機材料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態にかかる無機材料の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した断面図である。
【図２】本実施形態にかかる無機材料の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した図である。
【図３】本実施形態にかかる無機材料の製造方法の一例のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一態様にかかる無機材料及び無機材料の製造方法について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２４】
「無機材料」
図１は、本実施形態にかかる無機材料の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した断面図である。図１に示す断面は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）により切り出した。図１に示す無機材料は、コア材１０と、カーボン層２０とを有する。
【００２５】
（コア材）
コア材１０は、主成分が無機物質により構成されている。コア材１０を構成する無機物質は、特に限定されない。例えば、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム等の金属、シリコン及びこれらの化合物を用いることができる。
【００２６】
コア材１０の形状も特に問わない。図１に示すコア材１０は基板状であるが、この場合に限られず粒子状、不定形等でもよい。
【００２７】
コア材１０は、表面に炭素元素が固溶した固溶領域１０Ａを有する。固溶領域１０Ａでは、コア材の主成分を構成する無機材料と炭素とが固溶している。固溶領域１０Ａは、後述するカーボン層２０から炭素原子が、浸炭又は拡散することによって形成されている。そのため、固溶領域１０Ａは、浸炭領域または拡散領域と言い換えることができる。
【００２８】
固溶領域１０Ａの厚みは、本実施形態にかかる無機材料を作製する際の、処理条件を変更することで変えることができる。一方で、固溶領域１０Ａの厚みが厚すぎると亀裂等が生じやすくなるため、固溶領域１０Ａの厚みは１ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
（カーボン層）
カーボン層２０は、コア材１０の少なくとも一部を被覆する。カーボン層２０は、ナノカーボンにより構成され、ナノカーボンはナノ結晶構造を維持している。
【００３０】
ナノカーボンには、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラフェン及びグラファイトからなる群から選択されるいずれか一つ以上を用いることができる。カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブでも多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）のいずれでもよい。またフラーレンは、炭素原子が中空状の閉殻構造をなす炭素クラスタを意味し、Ｃ６０に限られず、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２等の公知の炭素クラスタを用いることができる。グラフェンは１原子の厚さのｓｐ２結合の炭素原子のシートを意味し、グラフェンが複数積層したものがグラファイトである。
【００３１】
図２は、本実施形態にかかる無機材料の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した図である。図２は、ナノカーボンとしてカーボンナノチューブを用いた例である。
【００３２】
図２に示すように、表面においてカーボンナノチューブの細線構造が維持されていることが確認できる。すなわち、カーボンナノチューブはカーボン層２０においてもナノ結晶構造を維持している。
【００３３】
平面視においてカーボンナノチューブは、網目状のネットワーク構造を形成している。そのためカーボン層２０は、内部には無数の空隙を有する。
【００３４】
カーボン層２０の厚みは特に限定されるものではないが、１００μｍ以下であることが好ましい。カーボン層２０の厚みが厚すぎると、カーボン層２０の亀裂や剥離を生じる場合がある。
【００３５】
上述のように、本実施形態にかかる無機材料は、炭素が固溶した固溶領域１０Ａと、ナノ結晶構造を有するカーボン層２０とを有する。固溶領域１０Ａは、炭素が浸炭しており硬度が高くなっている。またカーボン層２０を構成するナノカーボンはナノ結晶構造を維持しているため、アモルファスカーボン層により被覆された無機材料と比較して、より硬度及び耐摩耗性に優れる。
【００３６】
このような無機材料は、摺動部品として利用できる。摺動部品は、時計等の様々な製品に用いられる。摺動部品の摺動性が高まることで、部品の摩耗による劣化を低減できる。
【００３７】
「無機材料の製造方法」
図３は、本実施形態にかかる無機材料の製造方法の一例のフロー図である。図３に示すように本実施形態にかかる無機材料の製造方法は、塗布工程Ｓ４と、ＵＶ照射工程Ｓ５とを有する。またこの他、準備工程Ｓ０、置換基修飾工程Ｓ１、微細化工程Ｓ２、溶媒置換工程Ｓ３を有してもよい。以下、各工程について具体的に説明する。
【００３８】
まず準備工程Ｓ０では、未処理のナノカーボンが分散した分散液を準備する。未処理のナノカーボンが分散した分散液は、公知の方法で作製してもよいし、市販品を購入してもよい。
【００３９】
準備工程Ｓ０で準備したナノカーボン分散液を、塗布工程Ｓ４及びＵＶ照射工程Ｓ５にかけて、本実施形態にかかる無機材料を作製してもよい。一方で、市販のナノカーボン分散液の多くは分散剤が添加されているため、分散剤を除去してもよい。分散剤を除去することで、カーボン層２０に不要な成分が混在することを抑制できる。
【００４０】
以下、分散剤を除去する手段の一つとして、置換基修飾工程Ｓ１、溶媒置換工程Ｓ３について説明する。またその途中の工程として微細化工程Ｓ２についても説明する。
【００４１】
置換基修飾工程Ｓ１では、準備した分散液に酸を加える。酸処理により極性有機溶媒中で静電反発する修飾基がナノカーボンに導入される。また酸処理によりナノカーボンにダメージを与える。
【００４２】
極性有機溶媒中で静電反発する修飾基としては、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、ニトロ基等が挙げられる。これらの中でもカルボキシル基と水酸基は、ナノカーボンへの導入が容易であり好ましい。添加する酸としては、硫酸と硝酸が３対１の割合で混合した混酸等を用いることができる。
【００４３】
混酸により酸処理を行うと、ナノカーボンの炭素結合の一部が切断され、カルボキシル基又は水酸基が導入される。カルボキシル基又は水酸基以外の修飾基を導入する場合は、用いる酸を変更するか、導入されたカルボキシル基又は水酸基を再置換するなどして、所望の置換基を導入する。
【００４４】
酸処理の温度、時間は特に限定されない。酸処理の温度は高い方が好ましい。混酸を用いる場合は１２０℃で処理を行うことが好ましい。混酸は１２０℃以上に上げることが難しい。処理時間は、修飾基を充分導入するために３０分以上であることが好ましい。
【００４５】
次いで、微細化工程Ｓ２として、ナノカーボンを微細化する。ナノカーボンの微細化とは、ナノ結晶構造を保ったまま微細化することを意味し、例えばカーボンナノチューブの場合は短尺化に対応する。ナノカーボンの微細化は、酸中での超音波処理により行う。酸中で超音波処理を行うと、ナノカーボンの炭素間結合が切断され、ナノカーボンが微細化される。
【００４６】
微細化に用いる酸は、置換基修飾工程Ｓ１で用いた酸を用いることができる。置換基修飾工程Ｓ１で用いた酸を利用することで、微細化工程Ｓ２において新たに酸を加える必要がない。超音波処理は、超音波分散機、ホモジナイザー、高圧分散機等を用いて行うことができる。超音波処理は、ナノカーボンを充分微細化するために、３０分以上行うことが好ましい。
【００４７】
ナノカーボンを微細化すると、後述する溶媒置換工程Ｓ３後の分散液内におけるナノカーボンの分散性を高めることができる。ナノカーボンは、置換基修飾工程Ｓ１で導入された修飾基同士の反発によって分散液中で分散する。ナノカーボンを微細化すると、一つのナノカーボンの重量が小さくなるため、分散性が高まる。また微細化工程Ｓ２でナノカーボンにダメージを与えることで、ナノカーボンの反応性を高めることができる。
【００４８】
次いで、溶媒置換工程Ｓ３では、酸を極性有機溶媒に置換し、修飾基の静電反発によりナノカーボンが分散した分散液を作製する。酸と極性有機溶媒は反応する為、酸を純水に置換する純水置換工程Ｓ３Ａと、純水を極性有機溶媒に置換する有機溶媒置換工程Ｓ３Ｂとを行うことが好ましい。
【００４９】
まず純水置換工程Ｓ３Ａでは、溶媒を酸から純水に置換する。まず微細化工程Ｓ２後の溶液をろ過し、ナノカーボンを取り除く。そして、ナノカーボンを純水中に添加することで、溶媒を酸から純水に置換する。より具体的には、ナノカーボンが分散した酸溶媒をフィルタでろ過し、ろ過後のフィルタに純水を掛け流すことで、純水置換が行われる。
【００５０】
次いで、有機溶媒置換工程Ｓ３Ｂで、溶媒を純水から極性有機溶媒に置換する。有機溶媒置換は、純水置換と同様にフィルタでろ過したナノカーボンに極性有機溶媒を掛け流して行うことができる。
【００５１】
極性有機溶媒は、エタノール、メタノール等のアルコール、アセトン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等を用いることができる。有機溶媒置換後の溶媒中に含まれる水分を極力少なくするという観点から、脱水された極性有機溶媒を使用することが好ましく、脱水ＤＭＦを用いることがさらに好ましい。
【００５２】
溶媒を極性有機溶媒に置換すると、ナノカーボンに導入された修飾基の影響を受けて、ナノカーボン同士は極性有機溶媒中で静電反発する。そのため、分散液から分散剤を除去しても、ナノカーボン同士は凝集せず分散する。より分散性を高めるため、超音波処理などをさらに加えてもよい。
【００５３】
次いで、塗布工程Ｓ４を行う。塗布工程は、ナノカーボンが分散した分散液を塗布対象物である無機物質（コア材）の表面に塗布する。塗布の方法は特に限定されない。例えば、キャスト法、スプレー法、スピンコーティング法、静電塗布法、ふりかけ法等を用いてもよい。
【００５４】
最後に、ＵＶ照射工程Ｓ５を行う。ＵＶ照射工程では、低酸素雰囲気下で分散液が塗布されたコア材に、紫外線を照射する。
【００５５】
紫外線が照射されると、ナノカーボンの一部がラジカル化し、反応性が高くなる。このラジカル化した炭素原子が、コア材の表面に拡散することで、固溶領域１０Ａが形成される。一方、ナノカーボンは、ＵＶ照射により炭素間結合の一部が開裂するだけであり、完全に分解する訳ではない。そのため、カーボン層２０を構成するナノカーボンは、ナノ結晶構造が維持される。
【００５６】
酸素はラジカル化したナノカーボンと反応しやすい。そのため、ＵＶ照射は、低酸素雰囲気下で行われる。ここで低酸素雰囲気下とは、大気よりも酸素分圧が小さい環境下を意味する。低酸素雰囲気下は、酸素分圧が１０％以下の環境が好ましく、酸素分圧が０％である脱酸素雰囲気であることがより好ましい。
【００５７】
ＵＶ照射雰囲気中における酸素量を少なくすることで、反応性の高いナノカーボンが酸素と反応し、反応性を失うことを抑制できる。換言すると、ＵＶ照射雰囲気中における酸素量を少なくすることで、コア材の表面に炭素原子を浸炭又は拡散しやすくなる。
【００５８】
酸素分圧が０％である脱酸素雰囲気とは、雰囲気ガスが酸素以外のガスで構成されている、又は、真空雰囲気であることを意味する。例えば、ＵＶ照射工程における雰囲気を、窒素又は希ガスに置換して脱酸素雰囲気を実現してもよいし、減圧によって脱酸素雰囲気を実現してもよい。また窒素又は希ガスを用いる場合は、これらのガスが継続的にＵＶ照射雰囲気内に供給されるフロー環境であることがより好ましい。
【００５９】
照射する紫外線の波長は、３５４ｎｍ以下であることが好ましい。この波長域の光は、ナノカーボンの炭素結合を開裂しやすい。例えば、ナノカーボンがフラーレンの場合、２５４ｎｍ付近の波長の光が最も炭素結合を開裂できると言われている。紫外線によりナノカーボンにダメージを与えることで、炭素のコア材への拡散をより容易にすることができる。
【００６０】
またＵＶ照射工程Ｓ５において、加熱処理を同時に行ってもよい。加熱処理を同時に行うことで、固溶領域１０Ａの厚みや炭素濃度を調整することができる。加熱時の温度は、３００℃以下の温度が好ましい。
【００６１】
またＵＶ照射工程Ｓ５を行う前に、乾燥等の処理により溶媒の一部を除去してもよい。溶媒が有機溶媒の場合は、有機溶媒を構成する有機分子も紫外線を吸収する。溶媒の一部を除去することで、ＵＶ照射工程Ｓ５にかかる時間を短縮できる。なお、溶媒が完全に除去されると電荷のやりとりが阻害されるため、溶媒は完全乾燥させずに、一部残存させることが好ましい。
【００６２】
上述のように、紫外線の照射によりナノカーボンにエネルギーを与え、浸炭処理が進行する為、加熱等を行わない常温環境下でも上記無機材料を簡便に作製できる。また本実施形態にかかる無機材料の製造方法は、再現性が高く、安定的に所望の無機材料を作製することができる。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
【実施例】
【００６４】
（実施例１）
まず準備工程として株式会社名城ナノカーボン製の１％カーボンナノチューブ水分散液（ＭＷＷＮＴ  ＭＴＣ）を４ｍｌ準備した。そして、この分散液に混酸（硫酸：硝酸＝３：１）を４０ｍｌ加え、１２０℃で１時間酸処理した。その結果、カーボンナノチューブの一部にカルボキシル基及び水酸基が導入されていることを確認した。
【００６５】
次いで、ポア径０．１μｍのミリポアフィルターを用いて液を濾過し、純水置換、極性有機溶媒置換を行った。極性有機溶媒としてはＤＭＦを用いた。そして、極性有機溶媒置換後の溶液に、超音波洗浄機で４４ｋＨｚの超音波を１時間印加した。超音波処理後のカーボンナノチューブの長さを、粒度分布計（大塚電子製 濃厚系粒径アナライザー  ＦＰＡＲ−１０００)を用いて測定したところ平均粒径が５３．８ｎｍであった。
【００６６】
そして得られた分散液をアルミニウム板（厚み２ｍｍ）上にキャストし、分散液をアルミニウム板上に塗布した。そして、塗布後の試料をＵＶ照射機内に載置し、窒素置換後にＵＶを照射した。
【００６７】
ＵＶ照射機内の窒素置換は１０分間行い、ＵＶ処理中のＵＶ照射機内は窒素フロー環境にした。すなわち、ＵＶ照射機内の雰囲気は実質的に酸素濃度が０％の脱酸素雰囲気と言える。またＵＶ照射は、低圧水銀ランプを用いた。低圧水銀ランプは、１８４ｎｍと２５４ｎｍの短波長を効率よく放射する。
【００６８】
そしてＵＶ照射後のサンプルの表面及び断面を走査型電子顕微鏡で確認した。その結果が、図１及び図２に対応する。図１に示すように、アルミニウム板とカーボンナノチューブにより構成されたカーボン層との間に固溶領域が形成されていることを確認した。また図２に示すように、サンプルの表面にカーボンナノチューブ特有の細線構造を確認した。さらにラマンスペクトル（ＩｎＶｉａ  Ｒｅｆｌｅｘ（ＲＥＮＩＳＨＡＷ製））により炭素の六員環構造起因のＧバンドピークも確認し、カーボン層がナノ結晶構造を維持していることを確認した。
【００６９】
またスクラッチ試験機（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｉｎｃｓｅｉ  Ｎａｎｏｖｅａ  Ｓｃｒａｔｃｈ  Ｔｅｓｔｅｒ）を用いて、実施例１に係る無機材料の摩擦係数を、場所を変えて複数回測定した。その結果、摩擦係数は約０．１〜０．６程度であった。またナノインデンテーション試験により、実施例１に係る無機材料の硬度を、場所を変えて複数回測定した。その結果、硬度は約５００〜５０００Ｈｖ(ビッカース硬度)程度であった。
【００７０】
（実施例２及び３）
実施例２及び３は、分散液に分散するナノカーボンの種類を変えた点が、実施例１と異なる。その他の条件は実施例１と同様の条件で行った。実施例２ではナノカーボンとしてフラーレンを用い、実施例３ではナノカーボンとしてグラファイトを用いた。
【００７１】
（実施例４及び５）
実施例４及び５では、分散液を塗布する基板の材料を変えた点が、実施例１と異なる。その他の条件は実施例１と同様の条件で行った。実施例４では基板を銅とし、実施例５では基板をシリコンとした。
【００７２】
（実施例６及び７）
実施例６及び７では、ＵＶ照射時の雰囲気を変更した点が、実施例１と異なる。その他の条件は、実施例１と同様の条件で行った。実施例６はＵＶ照射機内の酸素分圧を１０％とし、実施例７はＵＶ照射機内の雰囲気をＡｒ雰囲気とした。
【００７３】
（実施例８）
実施例８は、市販の株式会社名城ナノカーボン製の１％カーボンナノチューブ水分散液（ＭＷＷＮＴ  ＭＴＣ）を直接アルミニウム基板に塗布した点が実施例１と異なる。その他の条件は実施例１と同じとした。
【００７４】
（実施例９）
実施例９は、ＵＶ照射時に加熱した点が実施例１と異なる。３００℃以下であれば下地基材の結晶構造等の物性が変化することはないため、加熱温度は２５０℃とした。その他の条件は実施例１と同じとした。
【００７５】
（比較例１）
比較例１は、特許文献２と同様の方法で、フラーレン類を炭素源として利用して、金属内部に浸炭させた。具体的には、フラーレン成形体をアルミニウムの表面にこすり付け、フラーレンが付着したアルミニウムをＡｒ雰囲気中において７００℃で加熱した。
【００７６】
実施例１〜９及び比較例１の結果を表１にまとめる。
【００７７】
【表１】
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【００７８】
何れの実施例においても、実施例１と同様に、固溶領域が形成されていることを確認し、カーボン層を構成するナノカーボンがナノ結晶構造を維持していることを確認した。また何れの実施例においても、実施例１と同様に、固溶領域が形成されていることを確認し、カーボン層を構成するナノカーボンがナノ結晶構造を維持していることを確認した。
【００７９】
実施例９は加熱処理を行ったため、その他の実施例と比較して固溶領域の厚みが厚かった。また実施例８は無機材料としての特性は十分有しているが、実施例１〜７よりカーボン層が剥離しやすい傾向にあった。
【００８０】
一方で、比較例１は固溶領域が形成されていることは確認できたが、フラーレンが結晶構造を維持せず、アモルファスになっていることを確認した。その結果、比較例１は、実施例１〜９より硬度が低く、摩擦係数は大きかった。
【符号の説明】
【００８１】
１０…コア材、１０Ａ…固溶領域、２０…カーボン層
【図１】
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【図２】
2018145485.tif 000005
【図３】
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