(57)【要約】【課題】非晶質炭素が本来もつ耐酸性、耐アルカリ性、耐薬品性などの耐食性が十分に発揮される、優れた耐食性部材を提供する。【解決手段】本発明の耐食性部材３は、基材１と、基材１の表面に固定され、厚さ方向に貫通する複数の欠陥Ａの占める面積率が１０-2％以下である非晶質炭素からなる耐食性被膜２と、からなり、耐食性部材３の電気抵抗率が１０8 Ω・ｃｍ以上である。  また、耐食性被膜２は、それぞれの欠陥Ａの面積が１００μｍ2 以下であれば、耐食性部材としての信頼性が高まり、好ましい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
該基材の表面に固定され、厚さ方向に貫通する複数の欠陥の占める面積率が１０-2％以下である非晶質炭素からなる耐食性被膜と、
からなり、電気抵抗率が１０8 Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする耐食性部材。
【請求項２】
前記耐食性被膜は、それぞれの前記欠陥の面積が１００μｍ2 以下である請求項１記載の耐食性部材。
【請求項３】
前記耐食性被膜は、０．５〜１００μｍの膜厚である請求項１または２記載の耐食性部材。
【請求項４】
前記非晶質炭素は、炭素を主成分とし珪素を含む珪素含有非晶質炭素である請求項１または２記載の耐食性部材。
【請求項５】
前記珪素含有非晶質炭素は、珪素を０．１ａｔ％以上１０ａｔ％以下含み、水素を３５ａｔ％以上５０ａｔ％以下含む請求項４記載の耐食性部材。
【請求項６】
前記基材は、少なくとも表層部に導電性を有する導電性材料からなる請求項１または２記載の耐食性部材。
【請求項７】
前記耐食性被膜は、直流プラズマＣＶＤ法により成膜される請求項６記載の耐食性部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた耐食性（耐酸性、耐アルカリ性、耐薬品性など）を有する耐食性部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
非晶質構造を有する非晶質炭素（ダイヤモンドライクカーボン）は、耐摩耗性、固体潤滑性などの機械的特性に優れ、耐食性、絶縁性、可視光／赤外光透過率、酸素バリア性などを合わせ持つ。そのため、非晶質炭素膜を、基材の表面を被覆する保護膜として用いることが多い。ところが、成膜中の非晶質炭素膜に欠陥が生じたり、成膜後の非晶質炭素膜に割れや剥がれが発生したりすることにより、非晶質炭素のもつ各種特性が良好に発揮されないという問題がある。特に、非晶質炭素膜を耐食性被膜として用いる場合には、被膜の損傷が大きく影響する。
【０００３】
上記問題点に対し、特許文献１には、基材と、基材の表面に形成された金属および／または金属炭化物を含有した非晶質炭素膜と、からなる耐食性を有する被覆部材が開示されている。また、特許文献２には、オーステナイト系金属からなりフッ化処理と浸炭処理を行うことにより表層部に形成された炭素拡散層をもつ基材と、炭素拡散層に積層された非晶質炭素膜と、からなる耐食性を有する金属製品が開示されている。
【０００４】
しかしながら、上記の各特許文献では、非晶質炭素膜に含まれる金属や炭素拡散層の耐食性が低いと、所望の耐食性が得られないことが考えられる。また、成膜中に生じる非晶質炭素膜の欠陥は減少しないため、依然として、欠陥を起点にして腐食が進行する。さらには、基材と非晶質炭素膜との界面にまで腐食が進展して非晶質炭素膜が界面より剥離し、耐食性を保持できない。
【０００５】
他の方法として、耐食性の高い基材に非晶質炭素膜を被覆することにより非晶質炭素膜の欠陥からの腐食を低減し、耐食性を確保することも考えられる。しかし、使用できる基材の種類が限定され、基材に非晶質炭素ほどの耐食性がない場合には、耐食性部材としての性能に劣る。
【特許文献１】特開２００３−２３１２０３号公報
【特許文献２】特開２００４−３０７８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、非晶質炭素が本来もつ耐酸性、耐アルカリ性、耐薬品性などの耐食性が十分に発揮される、優れた耐食性部材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】
本発明の耐食性部材は、基材と、該基材の表面に固定され、厚さ方向に貫通する複数の欠陥の占める面積率が１０-2％以下である非晶質炭素からなる耐食性被膜と、からなり、電気抵抗率が１０8 Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする。
【０００８】
ここで、「電気抵抗率」とは、耐食性部材の電気抵抗率であって、耐食性被膜の厚さ方向に電圧を印加したときの抵抗率である。
【０００９】
前記耐食性被膜は、それぞれの前記欠陥の面積が１００μｍ2 以下であるのが好ましい。
【００１０】
また、前記耐食性被膜は、０．５〜１００μｍの膜厚であるのが望ましい。また、前記非晶質炭素は、炭素を主成分とし珪素を含む珪素含有非晶質炭素であるのが好ましく、さらには、珪素を０．１ａｔ％以上１０ａｔ％以下含み、水素を３５ａｔ％以上５０ａｔ％以下含むのが望ましい。
【００１１】
前記基材は、少なくとも表層部に導電性を有する導電性材料からなるのが好ましい。また、前記耐食性被膜は、直流プラズマＣＶＤ法により成膜することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の耐食性部材は、基材の表面に非晶質炭素からなる耐食性被膜が固定されるため、耐食性をもつ。特に、耐食性被膜の厚さ方向に貫通する複数の欠陥の占める面積率（欠陥面積率）が１０-2％以下であり、耐食性部材の電気抵抗率が１０8 Ω・ｃｍ以上であれば、非晶質炭素のもつ耐食性が良好に発揮されるため、耐食性に優れる。
【００１３】
さらに、本発明の耐食性部材において、耐食性被膜がもつ欠陥１つ１つの面積が１００μｍ2 以下であれば、耐食性部材としての信頼性が高くなる。
【００１４】
また、耐食性被膜の膜厚が０．５〜１００μｍであれば、所望の欠陥面積率と電気抵抗率が得られるため、本発明の耐食性部材は優れた耐食性を示す。また、非晶質炭素の珪素量を０．１ａｔ％以上１０ａｔ％以下水素量を３５ａｔ％以上５０ａｔ％以下とすることで、耐食性被膜を厚膜化（たとえば１２μｍ以上）しても、被膜に発生するクラックが抑制されるため、所望の欠陥面積率や電気抵抗率をもつ耐食性部材が得られる。
【００１５】
耐食性被膜を直流プラズマＣＶＤ法により成膜すれば、成膜中に生じる被膜の損傷を低減できる。また、直流プラズマＣＶＤ法では、導電性を有する基材を用いるのが望ましく、非晶質炭素からなる耐食性被膜との密着性に優れるため、耐食性が保持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の耐食性部材を実施するための最良の形態を説明する。
【００１７】
本発明の耐食性部材は、主として、基材と、基材の表面に固定された非晶質炭素からなる耐食性被膜と、からなる。耐食性被膜は、少なくとも耐食性が必要とされる表面に固定されていればよい。
【００１８】
基材は、その形状や材質に特に限定はなく、非晶質炭素よりも耐酸性・耐アルカリ性・耐薬品性に劣る基材であれば、非晶質炭素からなる耐食性被膜を形成することにより、基材に耐食性が良好に付与される。特に、耐食性被膜を後述の直流プラズマＣＶＤ法により成膜する場合には、基材は、少なくとも表層部に導電性を有する導電性材料からなるのが好ましい。導電性材料としては、アルミニウムを主成分とするアルミニウム系材料、鉄を主成分とする鉄系材料、銅を主成分とする銅系材料、等の金属材料や導電性樹脂などが挙げられ、全体が導電性材料からなる基材の他、絶縁体の表面に導電性のコーティングを施した基材であってもよい。なかでも、珪素含有非晶質炭素からなる耐食性被膜は、上記の導電性材料との密着性に優れる。そのため、耐食性被膜が剥がれた部分から発生する基材の腐食が防止できる。また、密着性が高いと、欠陥の少ない耐食性被膜が形成されやすい。
【００１９】
ところで、非晶質炭素からなる耐食性被膜の耐食性には、被膜に存在する欠陥が大きく影響する。欠陥には、大きく分けて２つの形状がある。ひとつは、耐食性被膜の厚さ方向に貫通している欠陥（欠陥Ａ）である。このような形状の欠陥からは基材の表面が表出するため基材が腐食されやすく、また、欠陥Ａを起点とした腐食が基材と耐食性被膜との界面にまで進展すると被膜が剥落する。そのため、欠陥Ａは、耐食性部材の耐食性に対する影響が大きい。もうひとつは、耐食性被膜を貫通していない欠陥（欠陥Ｂ）である。欠陥が被膜を貫通していない状態であっても、欠陥部分の膜厚は他の部分と比べて薄くなっている。なお、図１は、本発明の耐食性部材を耐食性被膜の厚さ方向に切断した断面図であって、欠陥Ａおよび欠陥Ｂの断面形状を模式的に示す。
【００２０】
そこで、本発明の耐食性部材では、耐食性被膜の厚さ方向に貫通する複数の欠陥（欠陥Ａ）の占める面積率（以下「欠陥面積率」と略記）を１０-2％以下としている。耐食性被膜における欠陥面積率が１０-2％以下であれば、欠陥から進行する基材の腐食が低減される。なお、欠陥面積率は、たとえば、後述の［実施例］の欄で詳説する電気化学的手法を用いて測定することができる。
【００２１】
また、非晶質炭素からなる耐食性被膜が形成されている基材に電圧を印加すると、耐食性被膜の欠陥面積率が高い場合には欠陥部分から電流がリークするため、耐食性部材の電気抵抗が低くなる。欠陥面積率が低い場合であっても、欠陥Ｂのように膜厚の薄い部分が存在すると、５０Ｖ以上の印加電圧で膜厚の薄い部分が破壊され、電流がリークして電気抵抗が低下する。すなわち、耐食性被膜に欠陥Ａや欠陥Ｂが多く存在すると、非晶質炭素の本来の電気抵抗率（１０11〜１０12Ω・ｃｍ程度）が表れない。そこで、本発明の耐食性部材では、その電気抵抗率を１０8 Ω・ｃｍ以上としている。耐食性部材の電気抵抗率が１０8 Ω・ｃｍ以上であれば、欠陥が少なく、非晶質炭素がもつ耐食性を良好に発揮することができるため、耐食性に優れる。なお、耐食性部材の電気抵抗率は、たとえば、後述の［実施例］の欄で詳説する方法により測定できる。
【００２２】
また、耐食性被膜は、それぞれの欠陥Ａの面積が１００μｍ2 以下であるのが好ましい。ひとつの欠陥Ａの面積が大きい場合には、欠陥部分から基材が腐食されやすく、さらには、被膜と基材との界面での腐食が早く進行するため、被膜が剥離して耐食性が低下しやすい。個々の欠陥Ａの面積が１００μｍ2 以下であれば、欠陥部分からの腐食が低減されるため、さらに信頼性の高い耐食部材となる。なお、個々の欠陥Ａの面積は、たとえば、［実施例］の欄で詳説するように、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、耐食性被膜の表面を観察して、その画像を解析することによって測定することができる。
【００２３】
耐食性被膜は、非晶質炭素の組成にもよるが、０．５〜１００μｍの膜厚であるのが望ましい。膜厚が０．５μｍ未満であると、膜厚が薄すぎるため、欠陥が厚さ方向に貫通する確率が上がるため、耐食性被膜の欠陥面積率が１０-2％以下で、電気抵抗率が１０7 Ω・ｃｍ以上という特性が維持できない場合がある。また、１００μｍを超えると、被膜の内部応力や歪が増加し、被膜の破損や、基材からの剥離が促進されて特性が維持できない虞があるため望ましくない。
【００２４】
耐食性被膜は、非晶質炭素からなる被膜、すなわち非晶質炭素膜である。特に、炭素（Ｃ）を主成分とし珪素（Ｓｉ）を含む非晶質炭素（珪素含有非晶質炭素）は、基材の表面に非晶質炭素膜として成膜された場合に、優れた密着性を示す。つまり、珪素含有非晶質炭素からなる耐食性被膜は、基材から剥離し難いため、耐食性が長期にわたって保持される。
【００２５】
ここで、図８は、非晶質炭素のＳｉ量に対する欠陥面積率を示すグラフである。グラフ中の番号は、［実施例］の欄に記載の耐食性部材Ｎｏ．に相当する。極端に膜厚の異なるＮｏ．１，７，８，１１を除くと、Ｓｉ量が少ない程、欠陥面積率が低下する傾向にあることが図８よりわかる。これは、Ｓｉ量が多いと被膜は硬質となり、被膜に内部応力や歪が増加し、被膜の破損や剥離が促進され、欠陥面積率が増加し易いためである。したがって、非晶質炭素のＳｉ量は、１０ａｔ％以下であるのが好ましく、さらに好ましくは７ａｔ％以下である。ところが、Ｓｉ量が極端に少ないと、成膜条件によっては、非晶質炭素膜が粒状化して均一な膜が得られず、欠陥の発生に繋がる。そのため、非晶質炭素のＳｉ量は、０．１ａｔ％以上であるのが好ましく、さらに好ましくは２ａｔ％以上である。
【００２６】
また、図９は、非晶質炭素のＨ量に対する欠陥面積率を示すグラフである。グラフ中の番号は、［実施例］の欄に記載の耐食性部材Ｎｏ．に相当する。極端に膜厚の異なるＮｏ．１，７，８，１１を除くと、Ｈ量が多い程、欠陥面積率が低下する傾向にあることが図９よりわかる。これは、Ｈ量が多いと、被膜が軟質となり内部応力や歪が緩和されることにより、被膜の剥離や損傷が低減されるためである。したがって、非晶質炭素のＨ量は、３５ａｔ％以上が好ましく、さらに好ましくは４０ａｔ％以上である。ところが、Ｈを５０ａｔ％を超えて含む非晶質炭素の合成は困難であり、欠陥が多く形成される。そのため、非晶質炭素のＨ量は、好ましくは５０ａｔ％以下、さらに好ましくは４５ａｔ％以下であり、欠陥の少ない被膜が得られる。
【００２７】
一般に、非晶質炭素からなる耐食性被膜は高硬度であるため、被膜を厚く形成すると、内部応力や歪によりクラックが発生し、さらには、クラックからの腐食や被膜の剥落が生じ、欠陥面積率の上昇を促す。また、被膜を厚く成膜するには長い時間を要する。そのため、耐食性被膜の膜厚は、好ましくは０．５μｍ以上１８μｍ未満、より好ましくは０．５μｍ以上１６μｍ未満、さらに好ましくは６μｍ以上１２μｍ未満である。その一方で、保護膜としての機能や耐久性を保つためには、ある程度の厚さが必要である。Ｓｉを０．１ａｔ％以上１０ａｔ％以下含み、かつ、Ｈを３５ａｔ％以上５０ａｔ％以下含む非晶質炭素からなる耐食性被膜であれば、膜厚を１２μｍ以上、１６μｍ以上さらには１８μｍ以上としても、内部応力や歪みが緩和され、被膜に発生するクラックを低減することができる。さらに好ましくは、Ｓｉを２ａｔ％以上７ａｔ％以下、Ｈを４０ａｔ％以上４５ａｔ％以下である。なお、膜厚が１８μｍ未満、１６μｍ未満さらには１２μｍ未満である耐食性被膜であっても、ＳｉやＨを上記の範囲で含む非晶質炭素からなる耐食性被膜であれば、さらに耐食性に優れる。
【００２８】
そして、耐食性被膜（非晶質炭素膜）の成膜方法に特に限定はないが、プラズマＣＶＤ法などの一般的なＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法で成膜されるのが望ましく、なかでも、直流プラズマＣＶＤ法により成膜されるのが望ましい。直流プラズマＣＶＤ法は、成膜炉内に配置されかつマイナス極に結線された基材保持具に、基材が互いに対向する状態で複数の基材を配置すると共に、隣接する２個の基材の負グローが互いに重なるように、処理ガス圧力およびプラズマ電源を操作して行うと、欠陥の少ない緻密な非晶質炭素膜が得られる。プラス極とマイナス極の二つの電極の間に電力を加えることによって、グロー放電が生じる。このグロー放電を利用して、電極間に導入した処理ガスを活性化して、マイナス電位側の電極（基材）に非晶質炭素膜を堆積させる。図２および図３に直流プラズマＣＶＤ法に用いられる成膜装置の一例を示す。
【００２９】
図２および図３の成膜装置は、円筒状でステンレス製のチャンバー１１を成膜炉として用い、排気通路１２によりチャンバー１１と連通する排気系１３を有する。排気系１３は、油回転ポンプ、メカニカルブースターポンプ、油拡散ポンプ等からなり、排気通路１２に配した排気調整バルブ１５を開閉することによりチャンバー１１内の処理圧力を調整できる。チャンバー１１内には、プラズマ電源１６のマイナス極に通電された陰極２０とガス供給手段３０が配設される。
【００３０】
陰極２０は、プラズマ電源１６のマイナス極に連結された支持台２１と、非晶質炭素膜が表面に成膜される基材１と、からなる。支持台２１は、ステンレス鋼製の円板状で、円筒状のチャンバー１１と同軸的に、チャンバー１１の底部に固定される。基材１は、図２に示すように支持台２１上で接触するように載置する他、図３に示すように支持台２１の表面に等間隔で互いに平行となるように形成された溝部に嵌め込むことにより、基材１を厚さ方向に平行かつ積層状態となるように並列配置して固定される。
【００３１】
これらの成膜装置は、ガス供給手段３０を有する。ガス供給手段３０は、原料ガスと希釈ガスとの混合ガスを任意の流量比でチャンバー１１に供給する。混合ガスは、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３により流量を調整後、ガス供給バルブ３４を経てガス供給管３５によりチャンバー１１の内部に供給される。そして、ガス供給管３５には、その長さ方向に等間隔で複数の孔が開けられている。ガス供給管３５は、チャンバー１１の中心部に位置するように設置され、支持台２１に保持された基材１に均一に混合ガスが供給される。
【００３２】
プラズマ電源１６のプラス極は、チャンバー１１およびアースに結線され、チャンバー１１の壁面を接地電極（陽極）する。
【００３３】
プラズマＣＶＤ法では、導電性をもつ導電性材料からなる基材であれば、基材の種類に特に限定はない。導電性材料は、電気抵抗率が１０6 Ω・ｃｍ以下であるのが望ましい。たとえば、基材がアルミニウム系材料であれば、電気抵抗率は２×１０-6〜６×１０-6Ω・ｃｍである。また、基材の形状にも特に限定はないため、各種部材に成膜が可能である。
【００３４】
基材は、成膜炉内に配置されかつマイナス極に結線された基材保持具に固定される。この際、基材の配置は、複数の基材が互いに対向する状態で配置されれば限定はなく、対向する面間に負グローの重なりが良好に形成されやすくなる。特に、基材が板状であれば、たとえば図２のように、複数の基材は基材保持部材に厚さ方向に平行かつ積層状態で配置されるのが望ましい。
【００３５】
また、基材は、マイナス極に結線された基材保持具に、基材の少なくとも一部が接触するようにして固定される。基材保持具は、導電性材料からなれば、その形状に特に限定はない。そのため、基材保持具は、基材を載置できる平板状のほか、基材の少なくとも一部を固定できる固定具を有する形状でもよい。
【００３６】
互いに対向する状態で配置された基材は、複数の基材のうち隣接する２個の基材の負グロー（２４）が互いに重なるように、処理ガス圧力およびプラズマ電源を操作することにより、シース（２５）の幅を調整して成膜処理が行われるとよい。なお、「シース」とは、陰極（基材）を覆うプラズマの「さや」であり、陰極表面から負グローまでの発光の弱い領域を指す。負グローの重なり部分（２６）では、低電圧で高電流密度の放電が発生する。低電圧で高電流密度の放電においては、イオン衝撃が小さくなるため、成膜中の非晶質炭素膜の損傷が少なくなる。したがって、欠陥の少ない耐食性被膜を成膜できる。
【００３７】
また、シース幅が、隣接する２個の基材の対向面間の間隔の４分の１以上、さらには２分の１以上で隣接する２個の基材の対向面間の間隔以下とすれば、シースは基材の外面に沿って均一にグロー放電でき、かつ、隣接する負グローが重なり合うため、良好な成膜が可能となる。具体的には、複数の基材は、隣接する２個の基材の対向面間の間隔を２〜６０ｍｍの範囲で配置するとよい。間隔が２ｍｍ以下であると、シースの重なりが強くなり、成膜条件によっては、グロー放電が局所的に強くなったり不安定になったりすることがある。また、６０ｍｍ以上では、負グローの重なる部分が減少する、または、重ならない場合があるため、成膜条件によっては適さない場合がある。そして、上記シース幅となるように、処理ガス圧力の範囲を調節する。処理ガス圧は、１３〜１３３０Ｐａが好ましい。
【００３８】
成膜温度は、５００℃以下が望ましい。なお、成膜温度とは、成膜中の基材の表面の温度である。成膜温度が５００℃を超えると、イオン衝撃が大きくなり、成膜中の非晶質炭素膜への損傷が増加するので望ましくない。また、成膜温度が低いと、微小なアークが生じやすく、安定なグロー放電が困難となるので望ましくない。したがって、欠陥の少ない耐食性被膜を成膜するには、２５０〜４００℃であるのが望ましい。
【００３９】
また、処理ガスは、炭化水素ガスからなる、または、炭化水素ガスと、水素および希ガスのうちのいずれか一種以上を含む希釈ガスと、の混合ガスを用いるのがよい。そして、珪素を含む非晶質炭素膜を得たい場合には、炭化水素ガスならびに少なくとも珪素を含む有機金属含有ガスおよびハロゲン化合物のうちのいずれか１種以上を含む原料ガスからなる、または、その原料ガスと、水素および希ガスのうちのいずれか一種以上を含む希釈ガスと、の混合ガスからなる処理ガスを用いるのが望ましい。
【００４０】
この際、炭化水素ガスは、メタン、エチレン、アセチレン、ヘキサン、ベンゼンおよびその他の（Ｃm Ｈn ）の炭化水素ガスであるのが望ましい。また、有機金属含有ガスは、テトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 ：ＴＭＳ）およびシランであるのが望ましい。また、ハロゲン化合物は、四塩化シリコンであるのが望ましい。希釈ガスは、原子量がＡｒよりも軽いもの、具体的にはＨ，Ｈｅ，Ｎｅ等であるのが望ましい。原子量がＡｒよりも軽い希釈ガスを用いると、膜が受けるイオン衝撃が小さくなるため、成膜中の膜の損傷が低減され、欠陥の少ない非晶質炭素膜を成膜できる。したがって、希釈ガスは、水素ガスのみや、水素とヘリウムを主体とする混合ガスなどが望ましい。
【００４１】
なお、非晶質炭素の組成は、処理ガスの種類や混合比または流量比のみならず、成膜温度、対向面間の間隔、成膜中の真空度などの他の成膜条件によっても変化する。成膜条件は、得られる非晶質炭素の組成が所望の組成となるように、適宜選択すればよい。
【００４２】
以上、本発明の耐食性部材の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の耐食性部材の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。
【実施例】
【００４３】
以下に、本発明の耐食性部材の実施例を比較例とともに、表１および図２〜図７を用いて説明する。
【００４４】
［実施例１］
図２の成膜装置を作動させて、基材１の表面に、非晶質炭素からなる耐食性被膜を成膜した。本実施例では、基材１として、アルミニウム合金（Ａ２０１７：電気抵抗率３．４×１０-6Ω・ｃｍ）製の平板状基材（２２ｍｍ×３９ｍｍ×３ｍｍ）を用いた。
【００４５】
次に、成膜手順を説明する。まず、排気系１３によりチャンバー１１内を到達真空度が１×１０-2Ｐａまで排気した。つぎに、ガス供給バルブ３４を開け、水素ガス（希釈ガス）の流量をＭＦＣ３３で調整し、チャンバー１１内に供給した。その後、排気調整バルブ１５の開度を調整し、チャンバー１１内の処理ガス圧を４００Ｐａとした。
【００４６】
そして、プラズマ電源１６により陰極２０に電圧を印加し、陰極２０の周辺にグロー放電（２４，２５）を発生させた。次に、放電電力を５０Ｗに調整して、負グローの重なり合い２６を形成した。このグロー放電により、基材１を３００℃とした。なお、基材の温度の測定には、放射温度計を用いた。その後、原料ガスであるメタンとＴＭＳを供給し、各ガスの流量が、ヘキサン：１０ｓｃｃｍ、ＴＭＳ：０．５ｓｃｃｍ、水素ガス：２００ｓｃｃｍとした。こうして、３００℃から成膜を開始し、０．５時間成膜することによりＮｏ．１の耐食性部材を得た。
【００４７】
［実施例２］
各ガスの流量を、ヘキサン：２０ｓｃｃｍ、ＴＭＳ：５ｓｃｃｍ、水素ガス：１００ｓｃｃｍとした他は、実施例１と同様の手順で１時間成膜し、Ｎｏ．２の耐食性部材を得た。
【００４８】
［実施例３］
基材１をステンレス（ＳＵＳ４４０Ｃ）製基材とした他は、実施例２と同様の手順で２時間成膜し、Ｎｏ．３の耐食性部材を得た。
【００４９】
［実施例４］
図３の成膜装置を用い、各ガスの流量を、ヘキサン：２０ｓｃｃｍ、ＴＭＳ：２ｓｃｃｍ、水素ガス：１００ｓｃｃｍとした他は、実施例１と同様の手順で３時間成膜し、Ｎｏ．４の耐食性部材を得た。
【００５０】
なお、本実施例では、基材１として、上記のアルミニウム合金製の平板状基材を４枚用いた。隣接する２個の基材１は、対向面間の間隔Ｄ（図３）が、それぞれ１０ｍｍとなるように配置した。
【００５１】
［実施例５］
各ガスの流量を、ヘキサン：２０ｓｃｃｍ、ＴＭＳ：２ｓｃｃｍ、水素ガス：１００ｓｃｃｍとした他は、実施例４と同様の手順で６時間成膜し、Ｎｏ．５の耐食性部材を得た。
【００５２】
［実施例６］
各ガスの流量を、ヘキサン：２０ｓｃｃｍ、ＴＭＳ：１０ｓｃｃｍ、水素ガス：１００ｓｃｃｍとした他は、実施例４と同様の手順で４時間成膜し、Ｎｏ．６の耐食性部材を得た。
【００５３】
［実施例７］
各ガスの流量を、ベンゼン：２０ｓｃｃｍ、ＴＭＳ：２ｓｃｃｍ、水素ガス：１００ｓｃｃｍとした他は、実施例４と同様の手順で５時間成膜し、Ｎｏ．７の耐食性部材を得た。
【００５４】
［比較例１］
各ガスの流量を、メタン：１０ｓｃｃｍ、水素ガス：２００ｓｃｃｍとした他は、実施例４と同様の手順で０．２５時間成膜し、Ｎｏ．８の耐食性部材を得た。
【００５５】
［比較例２］
各ガスの流量を、メタン：５０ｓｃｃｍ、ＴＭＳ：５ｓｃｃｍ、水素ガス：１００ｓｃｃｍとした他は、実施例４と同様の手順で３時間成膜し、Ｎｏ．９の耐食性部材を得た。
【００５６】
［比較例３］
各ガスの流量を、メタン：５０ｓｃｃｍ、ＴＭＳ：５ｓｃｃｍ、水素ガス：６０ｓｃｃｍとした他は、実施例４と同様の手順で６時間成膜し、Ｎｏ．１０の耐食性部材を得た。
【００５７】
［比較例４］
各ガスの流量を、ベンゼン：２０ｓｃｃｍ、ＴＭＳ：２ｓｃｃｍ、水素ガス：１００ｓｃｃｍとした他は、実施例４と同様の手順で８時間成膜し、Ｎｏ．１１の耐食性部材を得た。
【００５８】
［評価］
［Ｓｉ量およびＨ量の測定］
Ｎｏ．１〜１１の各耐食性部材に対して、耐食性被膜の珪素（Ｓｉ）および水素（Ｈ）の含有量を測定した。Ｓｉ量はＥＰＭＡ（electron probe microanalyser）、Ｈ量は弾性反跳粒子検出法（ＥＲＤＡ）により測定した。測定結果を表１に示す。
【００５９】
［欠陥面積率の測定］
Ｎｏ．１〜１１の各耐食性部材について、電気化学的試験により、耐食性被膜の欠陥面積率を測定した。電気化学的試験に用いた装置の概略図を図４に示す。この装置は、白金板を用いた対極８１と、飽和カロメル電極（ＳＣＥ）を用いた照合電極８２と、耐食性部材３からなる試料電極８３と、試験溶液Ｌを保持する電解漕８０と、定電位電解装置（ポテンショスタット）８５と、からなる。試料電極８３には、基材にリード線を接続後、１ｃｍ2 の測定面（被膜側）を残して絶縁性のテープ８４で被覆したものを用いた。また、電解漕８０には、試験溶液Ｌとして０．５ｍｏｌ／ＬのＨ2 ＳＯ4 水溶液２０ｍｌを満たした。試験溶液Ｌは、測定中、スターラー８６により攪拌した。対極８１および照合電極８２と共に試料電極８３を試料溶液Ｌに挿入し、室温にて自然腐食電位の測定を開始した。なお、以上の自然腐食電位の測定は、「ＪＩＳ  Ｇ  ０５８０」に記載の方法に準拠した測定方法である。そして、ターフェル外挿法により、腐食電流（ｉcorr）を求めた。腐食電流を下記の数式に用いて、１ｃｍ2 当たりの耐食性被膜に占める欠陥Ａの欠陥面積率を算出した。
【００６０】
【数１】
2007100135.tif 000003
【００６１】
ここで、ｉcorr（Ａｌ）は基材のみの腐食電流、ｉcorr（ＤＬＣ／Ａｌ）は耐食性部材の腐食電流である。各部材の欠陥面積率を表１に示す。
【００６２】
［電気抵抗率の測定］
Ｎｏ．１〜１１の各耐食性部材について、電気抵抗率を調べた。耐食性被膜の厚さ方向に直流電圧を印加することによりリーク電流を検出し、各部材の電気抵抗率を算出した。図５は、測定装置の概略図である。耐食性被膜２の表面には、導電ペーストを用いてφ６ｍｍの電極Ｅを作成した。この電極Ｅより直流電圧を印加し、カーブトレーサＴによりリーク電流を検出した。なお、各耐食性部材は、基材の両面に耐食性被膜が成膜されるため、片側面を研磨することにより耐食性被膜を除去して測定を行った。測定結果を表１に示す。
【００６３】
［最大欠陥サイズの測定］
各部材の耐食性被膜について、欠陥Ａの最大欠陥サイズを測定した。最大欠陥サイズの測定には、耐食性被膜の表面に対して垂直方向から観察したＳＥＭ像を用いた。被膜表面の複数箇所を観察し、得られたＳＥＭ像を画像解析することにより、欠陥Ａの面積を求めた。各試料において、最も大きかった欠陥Ａの面積を表１に示す。
【００６４】
なお、図６は、Ｎｏ．６の表面を観察したＳＥＭ写真である。ＳＥＭによる観察で、欠陥Ａは白色部分、欠陥Ｂは灰色部分である。また、被膜が剥離して基材が露出した部分も白色となる。したがって、欠陥サイズは、白色部分の面積であって、図１ではａで示される範囲に相当する。
【００６５】
【表１】
2007100135.tif 000004
【００６６】
［腐食速度の測定］
Ｎｏ．１〜１１および基材（被膜なし）について、電気化学的試験により腐食速度を測定した。腐食速度の測定には、試料電極８３の測定面を２．２５ｃｍ2 とし、ポテンショスタット８５を腐食計（北斗電工製ＨＫ−１０３）に変更し、電解漕８０を８０℃の水槽に浸して試験溶液Ｌを８０℃とした他は、上記の欠陥面積率の測定と同様の装置を用いた。なお、以上の腐食速度の測定は、「ＪＩＳ  Ｇ  ０５８０」に記載の方法に準拠した測定方法である。測定結果を図７に示す。図７は、各試料の試験時間（０〜１００時間）に対する腐食速度を表すグラフである。グラフの縦軸は腐食速度を示しており、値が大きいほど腐食の進行度合いが大きい。
【００６７】
腐食速度の測定結果より、耐食性部材の電気抵抗率が１０8 Ω・ｃｍ以上、かつ、耐食性被膜の欠陥面積率が１０-2％以下であるＮｏ．１〜Ｎｏ．７の耐食性部材は、腐食速度の測定結果（図７）から耐食性に優れていることが分かった。また、最大欠陥サイズが１００μｍ2 以下であったＮｏ．４とＮｏ．６の耐食性部材は、最大欠陥サイズが大きいＮｏ．７の耐食性部材に比べ、腐食の進行が抑制された。特に、耐食性被膜が比較的薄く、非晶質炭素の組成が好適な範囲内にあるＮｏ．４およびＮｏ．５は、長時間にわたって高い耐食性が保持された。
【００６８】
また、膜厚が厚くなると、被膜の内部応力や歪が増加し、被膜の破損や剥離が生じやすくなるが、１００μｍ以下の膜厚であれば、非晶質炭素に含まれるＳｉ量およびＨ量を適切な値とすることにより、耐食性に優れた部材を得ることができた。具体的には、Ｎｏ．５とＮｏ．９は、ともに膜厚が１２μｍであるが、Ｓｉを７ａｔ％、Ｈを４３ａｔ％含む非晶質炭素からなる耐食性被膜を有するＮｏ．５の耐食性部材は、優れた耐食性を示した。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の耐食性部材の断面図であって、耐食性被膜の厚さ方向に貫通している欠陥（欠陥Ａ）および耐食性被膜を貫通していない欠陥（欠陥Ｂ）断面形状を示す模式図である。
【図２】耐食性被膜の成膜装置の一例を示す概略説明図である。
【図３】耐食性被膜の成膜装置の一例を示す概略説明図である。
【図４】電気化学的試験に用いる装置の概略図である。
【図５】電気抵抗率を測定する装置の概略図である。
【図６】Ｎｏ．６の耐食性部材の耐食性被膜表面を、被膜に対して垂直方向から観察したＳＥＭ写真である。
【図７】Ｎｏ．１〜１１の各耐食性部材の電気化学的試験の結果を示すグラフであって、試験時間に対する腐食速度を示す。
【図８】非晶質炭素のＳｉ量に対する耐食性被膜欠陥面積率を示すグラフである。
【図９】非晶質炭素のＨ量に対する耐食性被膜欠陥面積率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１：基材  ２：耐食性被膜  ３：耐食性部材
【図１】
2007100135.tif 000005
【図２】
2007100135.tif 000006
【図３】
2007100135.tif 000007
【図４】
2007100135.tif 000008
【図５】
2007100135.tif 000009
【図６】
2007100135.tif 000010
【図７】
2007100135.tif 000011
【図８】
2007100135.tif 000012
【図９】
2007100135.tif 000013