(57)【要約】【課題】母材とダイヤモンド被膜との密着性を向上させて、両者の界面に生じやすいクラックや剥離の発生を無くし、炭素材料自体が有する性質の優位性を確保しつつ、ダイヤモンド被膜の優れた特性を最大限有効に発揮させることのできるダイヤモンド被覆炭素部材及びその製造方法を提供する。【解決手段】炭素質基体の表面にＣＶＲ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｅｒ  Ｒｉａｃｔｉｏｎ）法により炭化珪素に転化することで、該表面の状態を反映した境界面を前記基体との間に有した被覆層を形成し、その表面にさらにダイヤモンド被膜を形成した。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質基体の表面を、化学気相反応により炭化珪素に転化することで、該表面の状態を反映した境界面を前記基体との間に有した被覆層上に、ダイヤモンド被膜を形成するダイヤモンド被膜炭素部材の製造方法。
【請求項２】
炭素質基体の表面を、化学気相反応により炭化珪素に転化することで、被覆層を形成し、該被覆層の表面を粗化した後、前記表面上にダイヤモンド被膜を形成するダイヤモンド被膜炭素部材の製造方法。
【請求項３】
炭素質基体の表面を、化学気相反応により炭化珪素に転化することで、被覆層を形成し、該被覆層の表面を粗化した後、前記表面上にダイヤモンド被膜が形成されて成るダイヤモンド被膜炭素部材。
【請求項４】
炭素質基体の表面を、化学気相反応により炭化珪素に転化することで、該表面の状態を反映した境界面を前記基体との間に有した被覆層とし、該被覆層の表面を粗化した後、上記表面上にダイヤモンド被膜が形成されて成るダイヤモンド被膜炭素部材。
【請求項５】
前記炭素質基体に含まれるコバルトの含有量が１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載のダイヤモンド被膜炭素部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面をダイヤモンドで被覆した炭素部材に関するものであり、更に詳しくいえば、工具類を始め、各種センサー等に使用される素子、各種半導体デバイスの構成材料、磁気記録媒体、各種電気・電子部材、各種光学機器の光素子及び光装置、核融合装置用材料、音響機器等の部品等に使用されるダイヤモンド被膜炭素部材及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドは、現在知られている物質の中で最も硬く、熱伝導性に優れ、科学的に非常に安定である、弾性係数が大きい、電気絶縁性が良い等数多くの利点を有するため、電子、機械、宇宙航空産業等の広い産業分野に適用可能な新素材として注目されている。ダイヤモンドの合成方法としては、高温超高圧下で合成する高圧合成法の他に、セラミックや金属等の基材の表面に大面積のダイヤモンド薄膜を形成することのできる低圧合成法が広く知られている。
【０００３】
さらに低圧合成法は、物理蒸着法｛（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）以下、ＰＶＤ法と略す｝と化学蒸着法｛（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）以下、ＣＶＤ法と略す｝に大別することができるが、ＣＶＤ法は、ＰＶＤ法に比べて結晶性が高いダイヤモンドを大面積に亘って、しかも速い速度で形成できるという利点を有するため、近年では、ＣＶＤ法による合成法が主力となっている。
【０００４】
また、通常、ダイヤモンド被膜形成用の下地（以下、単に母材という）としては、ダイヤモンド、タングステン焼結体、炭化珪素焼結体、シリコン単結晶、モリブデン、ニオブ、タンタル、バナジウム、クロム、ハフニウム、ゲルマニウム、ニッケル、銅、金等の金属や、立方晶窒化ホウ素焼結体、窒化珪素焼結体、酸化アルミニウム、二酸化珪素、ステライト、サーメット等のセラミックが使用される。
【０００５】
そして、上記母材にダイヤモンド被膜を形成する際は、約５００ケルビン（以下、Ｋと略す）〜１５００Ｋに加熱し、メタン、エチレン、プロパン、アセチレン、一酸化炭素、二酸化炭素のような気体及びメチルアルコール、エチルアルコール、ベンゼン、アセトン等の液体を気化させた原料ガスを水素ガスで希釈し、炉内をアルゴンガス雰囲気または水素ガス雰囲気にし、原料ガスを励起させて、化学輸送法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、燃焼法、光ＣＶＤ法等の各種のＣＶＤ法のうち、適切な方法を実施することにより目的を達している。
【０００６】
しかしながら、前記母材にダイヤモンド被膜を形成するに当たっては、種々の配慮すべき事項があり、具体的には（１）耐熱性の良い母材を選択する必要があること、（２）母材がセラミックの場合は、非常に硬いため加工し難いこと、（３）母材とダイヤモンド被膜との密着性があまり良くないこと、等の技術的な欠点があるため、ダイヤモンド被膜製品の適用用途に応じてこれらの欠点を少なくするための配慮を必要とし、またそのような配慮の下に加工を行っても、経済性も併せて確保するという要請下では必ずしも満足できる製品が得られるとは限らなかった。
【０００７】
そこで、ダイヤモンド被覆部材の改良のための検討が進められる中、炭素材料の有する、耐熱性が良く、加工を行い易く、経済的に安価である等の優れた性質が着目され、この炭素材料を母材とし、その表面に直接ダイヤモンド被膜を形成する試みも行われた。しかし、熱膨張係数が大きく違うためダイヤモンド被膜との密着性が良くなく、また、ＣＶＤ法の実施時には、水素を多量に含む還元性雰囲気中に炭素材料を直接曝すことになるため、炭素材料と水素ガスとが反応して炭素材料が消耗してしまうという欠点があり、炭素材料自体の優位な特性を生かすことができなかった。
【０００８】
さらに、このような欠点の解消を目的として、炭素材料成形体の表面にＣＶＤ法で炭化珪素被膜層を形成したものを母材とし、この母材上にダイヤモンド被膜を形成したダイヤモンド被覆炭素部材が提案された（下記特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平１−２０１４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、本発明者等が実際に上記のダイヤモンド被覆炭素部材を使用してみると、母材にクラックや剥離が発生し易く、適用用途例えば切削工具の刃先に応用した場合、寿命が短く、刃先の取替回数が増えてかえって製作コストが高くつくという問題点のあることが判明した。
【００１１】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、母材とダイヤモンド被膜との密着性を向上させて、両者の界面に生じやすいクラックや剥離の発生を無くし、炭素材料自体が有する性質の優位性を確保しつつ、ダイヤモンド被膜の優れた特性を最大限有効に発揮させることのできるダイヤモンド被覆炭素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及び効果】
【００１２】
本発明のダイヤモンド被膜炭素部材の製造方法は、炭素質基体の表面を、化学気相反応（以下、「ＣＶＲ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ）法」という。）により炭化珪素に転化することで、該表面の状態を反映した境界面を前記基体との間に有した被覆層上に、ダイヤモンド被膜を形成するものである。別の観点として、本発明のダイヤモンド被膜炭素部材の製造方法は、炭素質基体の表面を、化学気相反応により炭化珪素に転化することで、被覆層を形成し、該被覆層の表面を粗化した後、前記表面上にダイヤモンド被膜を形成するものであってもよい。これらの製造方法により、従来問題とされていた母材とダイヤモンド被膜両者の界面のクラックや剥離を無くし、炭素材料自体が有する性質の優位性を確保しつつ、ダイヤモンド被膜の優れた特性を最大限有効に発揮させることのできるダイヤモンド被膜炭素部材を製造することが可能となる。
【００１３】
本発明のダイヤモンド被覆炭素部材は、炭素質基体の表面を、化学気相反応により炭化珪素に転化することで、被覆層を形成し、該被覆層の表面を粗化した後、前記表面上にダイヤモンド被膜が形成されて成るものである。別の観点として、本発明のダイヤモンド被覆炭素部材は、炭素質基体の表面を、化学気相反応により炭化珪素に転化することで、該表面の状態を反映した境界面を前記基体との間に有した被覆層とし、該被覆層の表面を粗化した後、上記表面上にダイヤモンド被膜が形成されて成るものであってもよい。これらのダイヤモンド被覆炭素部材であれば、従来問題とされていた母材とダイヤモンド被膜両者の界面のクラックや剥離を無くし、炭素材料自体が有する性質の優位性を確保しつつ、ダイヤモンド被膜の優れた特性を最大限有効に発揮させることができる。
【００１４】
また、本発明のダイヤモンド被覆炭素部材においては、前記炭素質基体に含まれるコバルトの含有量が１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。これにより、ダイヤモンド被膜と母材となる炭素質基体との密着強度を低下させるとともに、ダイヤモンド被膜の成長速度を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を詳しく説明する。本発明者等も従来から品質の良いダイヤモンド被覆炭素部材を開発すべく鋭意研究を行ってきており、従来のダイヤモンド被覆炭素部材の界面付近（炭素部材表層部）におけるＳｉＣ層が結晶構造的にみて緻密で層状に形成されている点に着目し、母材とダイヤモンド被膜の密着性の低さはこの形態の存在に起因するものと考えた。即ち、炭化珪素に転化された層（以下、単に転化層という）の下面と炭素質成形体（以下、炭素質基体という）の上面との境界面が層状でなくて波状となるような積層形態であれば、両者がいわば噛み合って結合された状態となるので、密着性を改善できるはずとの予測の下、本発明者等が先に開発した方法、即ち一酸化珪素（ＳｉＯ）ガスを作用させて化学反応により黒鉛基材の上に炭化珪素成形体（ＳｉＣ膜）を形成する方法を応用した結果、密着性の点で満足できるダイヤモンド被覆部材が得られることを確認することができ、本発明の完成を見たものである。
【００１６】
さらに、実験を進め、転化層の膜厚と、その上に形成するダイヤモンド被膜の膜厚を最適化すれば、ダイヤモンド被膜と母材（以下、本発明でいう母材とは、転化層を有する炭素質基体をいうものにする）の表層部との密着性の改善が一層顕著となり、しかも炭素質基体と転化層の界面でクラックや剥離の発生も完全に回避できるとの知見を得て、本発明に到達したものである。
【００１７】
本発明の構成のうち、まず炭素質基体について説明する。本発明で使用する炭素質基体としては、実質的に炭素のみからなり常法によって製造されたもので良く、例えば黒鉛化炭素材料、炭素繊維強化炭素複合材料（いわゆるＣ／Ｃ材料）、ガラス状炭素成形体、膨張黒鉛成形体が使用できる。
【００１８】
上記炭素質基体に含まれる不純物は極力少なくすることが望ましく、日本工業規格（以下、単にＪＩＳという）Ｒ７２２１−１９７９に示される高純度黒鉛素材を使用することが更に望ましい。中でも炭素質基体を塩素ガス、フッ素ガス、及びこれら塩素ガス、フッ素ガスを含有する例えばモノクロロトリフルオルメタン、ジクロロジフルオルメタン、トリクロロモノフルオルメタン等のガスで２０００Ｋ〜３０００Ｋに昇温して高純度化し、灰分を５０ｐｐｍ以下とした炭素質基体を選択して使用することが特に望ましい。中でもダイヤモンド被膜と母材との密着強度を低下させ、しかもダイヤモンドの成長速度を抑制する原因となるコバルトは、１０ｐｐｍ以下とした炭素質基体を使用することが最も望ましい。
【００１９】
なお、コバルトの含有率を測定する方法としては、例えば日本分析化学会発行の「分析化学」Ｖｏｌ．４２（１９９３）別刷の４８６ページに示される。「誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ法ともいう）」に示される方法が例示できる。
【００２０】
更に付言すると、破損の防止を考慮して強度が高い炭素質基体、例えば３点強度試験によって測定した曲げ強度は、４０ＭＰａ以上の炭素質基体を選択することが望ましい。また、上記炭素質基体の中でも炭素質基体と炭化珪素の剥離・クラックを防止するため熱膨張係数が炭化珪素の熱膨張係数に近い炭素質基体、例えば炭素協会規格（以下、ＪＣＡＳという）にいう「石英膨張計による平均熱膨張係数の測定法」で測定した、室温から１２７３Ｋまでの平均熱膨張係数が４．０×（１０−６／Ｋ）〜５．０×（１０−６／Ｋ）である炭素質基体を選択することが更に望ましく、その中でも異方比が１．２以下の等方性黒鉛材料を使用することが特に望ましく、炭素質基体の表層部を炭化珪素に転化するため水銀圧入法による平均気孔半径０．５μｍ乃至１．８μｍの等方性黒鉛材料を選択することが望ましい。なお、累積気孔容積及び平均気孔半径の測定には、例えば水銀圧入法を例示でき、最大圧力９８ＭＰａまで加圧したときの気孔量を累積気孔容積（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）とし、累積気孔容積の１／２に相当する値（μｍ）を平均気孔半径として決定することができる。また、ここでいう等方性黒鉛材料とは、任意に直角をなす方向の熱膨張係数の異方性が１．２以下の黒鉛材料をいうものとする。
【００２１】
次に、炭化珪素の転化層について説明する。炭素質基体の表層部を炭化珪素に転化する方法としては、基本的には本発明者等が先に開示した特開平１−２６４９６９号公報に記載のＣＶＲ法に従えばよいが、具体的には所定の形状に加工した炭素質基体を、電気炉内に置き、不活性ガス雰囲気とした後、例えば金属珪素とＳｉＯ２  とを反応させてＳｉＯガスを発生させ、約２０００Ｋで前記炭素質基体とＳｉＯガスを反応させて炭素質基体の表層部に転化層を形成すればよい。なお、転化層は炭素質基体の表層部の中で一部分のみ或いは表層部全面を転化することも可能である。
【００２２】
転化層の厚みは、炭素質基体の表面から深さ方向に亘って１μｍ以上とすることが望ましい。その理由は、転化層の深さが１μｍよりも薄いと、ダイヤモンド被膜を形成するときに水素ガスによって炭素質基体がエッチングされるのを充分に防止することができない。また、転化層の厚みに上限はないけれども１０００μｍよりも厚くすると、転化層に存在する気孔に封じ込まれた気体、例えば水蒸気、一酸化珪素、一酸化炭素、酸素、及び炭素粉等がダイヤモンド被膜を形成するときの熱拡散によって転化層の気孔から放出し、ダイヤモンド被膜が成長する速度に影響を与えるだけでなく、一酸化炭素、炭素粉は熱励起によって無定形硬質炭素膜となって析出し、ダイヤモンド被膜の純度にも影響を及ぼす可能性がある。従って、より確実顕著な効果を得るためには、転化層の厚みを１０μｍ〜５００μｍとすることが安全で望ましい。
【００２３】
また、転化層を形成して平均気孔半径を０．５μｍ以下とし、且つ累積気孔容積は５（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）以下にすることによって上記効果、即ちダイヤモンド被膜の結晶速度の促進及びダイヤモンド被膜の純度を一層向上させることができることも本発明者らは見いだしている。
【００２４】
さらに、転化層に存在する気孔に、熱膨張係数がダイヤモンドと転化層の中間であって、しかも気密性が高く、硬度が高いガラス状炭素や、ダイヤモンド被膜と密着性の優れた珪素を含浸（併用しても良い）することによって転化層の気孔を封孔し、しかも母材の強度を向上させる上で有効であることも本発明者らは見いだしている。
【００２５】
上記操作によって作成された母材は、粒子径が０．１μｍ〜１μｍのダイヤモンド粉末（ダイヤモンドコンパウンドともいう）の入った液体中に入れて超音波洗浄を行い、またはダイヤモンドサンドペーパーを使用して表面の粗さをＪＩＳＢ０６０１−１９８２に示される最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）が０．５μｍ〜１．０μｍとなるように表面に引っかき傷（以下、スクラッチという）を形成することによってダイヤモンド被膜の成長速度及び母材との密着性を一層向上させることも可能である。なお、この場合のスクラッチ作業は、従来のダイヤモンド被膜炭素部材におけるＣＶＤ−ＳｉＣ層表面をスクラッチする場合に比べて簡単となる。即ち、従来のＣＶＤ−ＳｉＣ層は非常に緻密でその表面も平坦であるため、より強力なスクラッチ作業を必要とするのに対し、本発明のＣＶＲ−ＳｉＣ層は比較的多孔質（ポーラス）で、その表面もかなり起伏に富んでいるため、軽めのスクラッチでよく、作業コストの低減化に有利といえる。
【００２６】
上記母材の表面に形成するダイヤモンド被膜について説明する。母材表面に形成するダイヤモンド被膜の厚みは、１μｍ以上〜１００μｍ以下とすることが望ましい。その理由は、ダイヤモンド被膜の膜厚が１μｍよりも薄いと、母材表面に形成されたダイヤモンド被膜がすぐに磨耗してしまい、１００μｍよりも厚くすると、ダイヤモンドの熱膨張係数が転化層のそれに比べてはるかに小さいため、母材に引っ張り応力が発生し、母材とダイヤモンド被膜との間で剥離及びクラックが生じ易くなるだけでなく、ダイヤモンド被膜を形成するための時間も長くなる。従って、母材表面に形成させるべきダイヤモンド被膜の厚みとしては、は、１０μｍ〜５０μｍとすることが安全で望ましい。
【００２７】
ダイヤモンド被膜を形成するときの条件について説明すると以下のようになる。ダイヤモンド被膜の形成手段は、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、熱フィラメント法、高周波プラズマＣＶＤ法、電子衝撃ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、直流ＣＶＤ法等を例示することができ、その中から任意に選択することが可能である。
【００２８】
マイクロ波プラズマＣＶＤ法でダイヤモンド被膜を形成する例を一例として例示すると以下のようになる。先ず、スクラッチを形成した母材を装置に入れる。装置内は約１トール〜１００トールのアルゴンガス雰囲気の減圧状態にし、誘導加熱によって母材を加熱する。母材を加熱する温度は母材の剥離・クラック等を生じさせないようにするため極力低い温度とすることが望ましく、１０００Ｋ以下とすることが望ましい。
【００２９】
続いて２．４５ギガヘルツのマイクロ波を導波管から発進する。ダイヤモンドの供給源である原料ガスとしてはメタンガスを担体ガスとしては水素ガスを使用し、メタンガス１に対し、水素ガスを５０〜２００の体積比率で供給する。この場合最初は、メタンガスの濃度を薄くし、徐々にメタンガスの濃度を濃くすることも可能である。ダイヤモンド被膜の析出速度が時間当たり１μｍよりも小さいと所定の膜厚を得るために時間が長くなり、加熱時間が長くなるので母材への影響、即ち剥離及びクラックの原因になる。また、析出速度が１０μｍよりも速くなると、純度の高い多結晶ダイヤモンド被膜以外に、無定形硬化炭素膜が析出するためダイヤモンドの純度が低下するだけでなく、母材との密着性を向上させる上で望ましくない。
【００３０】
このようにして本発明のダイヤモンド被膜炭素製品を製造することが可能であるが、用途に応じてダイヤモンドの特性を更に活かすことが可能である。最も良く使用される切削工具、例えばバイト、ドレッサー、カッター、ドリル、ガラス切り等に使用する場合には、高い硬度が必要なだけでなく、被加工物に高い加工精度を付与することも必要である。なお、前記切削工具として使用する時に問題となるのは、磨耗によって刃先の鋭利さがなくなってしまうことである。従って、前記切削工具に使用する場合に形成する場合には刃先の鋭利さを活かしつつ、しかも磨耗に充分に耐えるだけの充分な膜厚を確保することが必要であり、ダイヤモンド膜厚は１０μｍ〜３０μｍ程度とすることが望ましい。
【００３１】
また、高い熱伝導率を要求されるような用途に使用する場合には、ダイヤモンドの高い熱伝導率に加えて、母材の高い熱伝導率にすることが望ましい。そのような場合には熱伝導率の低い転化層の膜厚は極力薄くし例えば１μｍ程度にし、炭素質基体は、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・ｋ）以上の高い炭素質基体を選択し、母材全体として熱伝導率を高くすることが望ましい。
【００３２】
上記したように、本発明では、特定の物性の炭素質基体を選択し、係る炭素質基体の表層部にＣＶＲ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｅｒ  Ｒｉａｃｔｉｏｎ）法により炭化珪素に転化された被覆層を１μｍ〜１０００μｍの厚みで形成しているので、転化層と炭素質基体の界面で剥離やクラックが生じることがない。また必要に応じて、転化層の平均気孔半径と累積気孔容積を調節し、しかも場合によってはガラス状炭素や珪素を転化層の気孔に含浸することによって母材の気密性も向上させることができるので、ダイヤモンド被膜を形成したときに無定形硬質炭化膜等の形成が殆ど無く、純度の高いダイヤモンド被膜を得ることができ、ダイヤモンド被膜と母材との密着性も良く剥離・クラックの発生もない。
【実施例】
【００３３】
以下に、参考例も示しながら、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
【００３４】
＜参考例１＞
（炭素質基体の調製）
水銀圧入法による平均気孔半径が１．１μｍ、３点曲げ試験法による曲げ強度が６０ＭＰａ、石英熱膨張計による室温から１２７３Ｋまでの平均熱膨張係数が４．７（×１０−６／Ｋ）の等方性黒鉛材料を作成した。この等方性黒鉛材料を５０ｍｍ角で厚みが１０ｍｍも寸法に加工した後、高純度化し、試験片とした。試験片に含まれる灰分は１０ｐｐｍであった。
（母材の調製）
一方、内径が１００ｍｍで肉厚が１０ｍｍ、高さが１００ｍｍの黒鉛ルツボに、金属珪素０．３ｋｇ充填し、高周波誘導加熱によって１８００Ｋで金属珪素を溶融した。溶融珪素に試験片を入れて試験片の表層部全面にβ−炭化珪素で２００μｍの転化層を形成し、これを母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔容積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々４．０（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．４μｍであった。この母材に、真空中２０００Ｋで２時間、珪素を転化層の気孔９５％含浸した。ＩＣＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれるコバルトの含有率を測定したところ、１．８ｐｐｍであった。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径が０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを入れ、これに純水を加えてダイヤモンドコンパウンドを分散し、この中に上記超音波処理を行った母材を入れて取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．５μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
母材を装置に入れ、原料ガスとしてメタンガスを使用し、担体ガスとして水素ガスを使用し、水素ガス中のメタンガス濃度を０．５体積％としたガスを装置内に流し、装置内圧力を５０トール、基板（母材）温度を１２００Ｋとし、２．４５ギガヘルツのマイクロ波を導波管を通じて反応管の中央に導入してダイヤモンド被膜を１時間当たり１μｍ堆積させ、２０時間継続反応をさせてマイクロ波プラズマＣＶＤ法でダイヤモンド被膜を２０μｍ形成した。
【００３５】
＜実施例１＞
（炭素質基体の調製）
水銀圧入法による平均気孔半径が１．８μｍ、３点曲げ試験法による曲げ強度が４０ＭＰａ、石英熱膨張計による室温から１２７３Ｋまでの平均熱膨張係数が４．７（×１０−６／Ｋ）の等方性黒鉛材料を作成した。この等方性黒鉛材料を、５０ｍｍ角で厚みが１０ｍｍの寸法に加工し、試験片とした。試験片に含まれる灰分は１２ｐｐｍであった。
（母材の調製）
一方、電気炉内に仕切りを設け、仕切りの一部に黒鉛ルツボを置き、この黒鉛ルツボ内に金属珪素０．１ｋｇと二酸化珪素０．１ｋｇを入れた。また別室には試験片を置き、電気炉内全体はアルゴンガスを１分間当たり１リットルの割合で流して不活性ガス雰囲気とした後、２３００Ｋに加熱して一酸化珪素ガスを発生させた後、炭素質基体と一酸化珪素ガスを反応させて炭素質基体の表層部全面に転化層を５００μｍ形成したものを母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔容積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々２．０（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．２μｍであった。ＩＣＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれるコバルトの含有率を測定したところ、０．５ｐｐｍであった。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径が０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを入れ、これに純水を加えてダイヤモンドコンパウンドを分散し、この中に上記母材を入れて超音波振動を１０分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．７μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
母材を装置に入れ、原料ガスとしてメタンガスを使用し、担体ガスとして水素ガスを使用し、水素ガス中のメタンガス濃度を０．５体積％としたガスを装置内に流し、装置内圧力を５０トール、基板温度を１２００Ｋとし、２．４５ギガヘルツのマイクロ波を導波管を通じて反応管の中央に導入してダイヤモンド被膜を１時間当たり１μｍ体積させ、２０時間継続して反応を行ってマイクロ波プラズマＣＶＤ法で２０μｍダイヤモンド被膜を形成した。
【００３６】
＜参考例２＞
（炭素質基板の調製）
水銀圧入法による平均気孔半径が０．５μｍ、３点曲げ強度が９０ＭＰａ、石英熱膨張計による室温から１２７３Ｋまでの平均熱膨張係数が４．９（×１０−６／Ｋ）の等方性黒鉛材料を作成した。この等方性黒鉛材料を、５０ｍｍ角で厚みが１０ｍｍの寸法に加工し、試験片とした。試験片に含まれる灰分は１２ｐｐｍであった。
（母材の調製）
参考例１と同様の操作を行って炭素質基体の表層部全面に転化層を２５０μｍ形成したものを母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔面積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々１．８（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．１μｍであった。ＩＣＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれるコバルトの含有率を測定したところ、０．９ｐｐｍであった。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを入れ、これに純水を加えてダイヤモンドコンパウンドを分散し、この中に上記母材を入れて超音波振動を１０分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．９μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
母材を装置に入れ、原料ガスとしてメタンガスを使用し、担体ガスとして水素ガスを使用し、水素ガス中のメタンガス濃度０．５体積％としたガスを装置内に流し、装置内圧力を５０トール、基板温度を１２００Ｋとし、ダイヤモンド被膜を１時間当たり１μｍ堆積させ、２０時間継続して反応を行って熱フィラメントＣＶＤ法で２０μｍダイヤモンド被膜を形成した。
【００３７】
＜参考例３＞
（炭素質基体の調製）
水銀圧入法による平均気孔半径が１．１μｍ、３点曲げ試験法による曲げ強度が６０ＭＰａ、石英熱膨張計による室温から１２７３Ｋまでの平均熱膨張係数が５．０（×１０−６／Ｋ）の等方性黒鉛材料を作成した。この等方性黒鉛材料を、５０ｍｍ角で厚みが１０ｍｍの寸法に加工し、試験片とした。試験片に含まれる灰分は１４ｐｐｍであった。
（母材の調製）
参考例１と同様の操作を行って炭素質基体の表層部全面に転化層を２５０μｍ形成したものを母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔容積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々３．４（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．６μｍであった。ＩＣＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれるコバルトの含有率を測定したところ、３．８ｐｐｍであった。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径が０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを分散し、この中に上記母材を入れて超音波振動を１０分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳＢ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は１．０μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
母材を装置に入れ、原料ガスとしてメタンガスを使用し、担体ガスとして水素ガスを使用し、水素ガス中のメタンガス濃度を０．５体積％としたガスを装置内に流し、装置内圧力を５０トール、基板温度を１２００Ｋとし、ダイヤモンド被膜を１時間当たり２μｍ堆積させ、１０時間継続して反応を行って熱フィラメントＣＶＤ法で２０μｍダイヤモンド被膜を形成した。
【００３８】
＜参考例４＞
（炭素質基体の調製）
水銀圧入法による平均気孔半径が１．１μｍ、３点曲げ試験法による曲げ強度が６０ＭＰａ、石英熱膨張計による室温から１２７３Ｋまでの平均熱膨張係数が４．０（×１０−６／Ｋ）の等方性黒鉛材料を作成した。この等方性黒鉛材料を、５０ｍｍ角で厚みが１０ｍｍの寸法に加工し、試験片とした。試験片に含まれる灰分は２．１ｐｐｍであった。
（母材の調製）
参考例１と同様の操作を行って炭素質基体の表層部全面に転化層を２５０μｍ形成したものを母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔容積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々２．８（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．４μｍであった。ＩＣＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれるコバルトの含有率を測定したところ、０．１ｐｐｍであった。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径が０．１μｍのダイヤモンドを分散し、この中に上記母材を入れて超音波振動を１０分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．９μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
母材を装置に入れ、原料ガスとしてメタンガスを使用し、担体ガスとして水素ガスを使用し、水素ガス中のメタンガス濃度を０．５体積％としたガスを装置内に流し、装置内圧力を５０トール、基板温度を１２００Ｋとし、ダイヤモンド被膜を１時間当たり２μｍ堆積させ、１０時間継続して反応を行って熱フィラメントＣＶＤ法で２０μｍダイヤモンド被膜を形成した。
【００３９】
＜参考例５＞
（炭素質基体の調製）
参考例１で作成した試験片を使用した。
（母材例１の調製）
参考例１と同様の操作を行って炭素質基体の表層部全面に転化層を９５０μｍ形成したものを母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔容積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々２．８（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．４μｍであった。ＩＣＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれるコバルトの含有率を測定したところ、０．１ｐｐｍであった。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径が０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを入れ、これに純水を加えてダイヤモンドコンパウンドを分散し、この中に母材を入れて超音波振動を１０分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．５μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
参考例１と同様な方法で２０μｍダイヤモンド被膜を形成した。
【００４０】
＜参考例６＞
（炭素質基体の調製）
参考例１で作成した試験片を使用した。
（母材の調製）
参考例１と同様の操作を行って炭素質基体の表層部全面に転化層を１．１μｍ形成したものを母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔容積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々３．３（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．８μｍであった。ＩＣＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれるコバルトの含有率を測定したところ、２．２ｐｐｍであった。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径が０．１μｍのダイヤモンドを分散し、この中に上記母材を入れて超音波振動を１０分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．５μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
参考例１と同様な方法で２０μｍダイヤモンド被膜を形成した。
【００４１】
＜参考例７＞
（炭素質基体の調製）
水銀圧入法による平均気孔半径が１．２μｍ、３点曲げ試験法による曲げ強度が６０ＭＰａ、石英熱膨張計による室温から１２７３Ｋまでの平均熱膨張係数が４．７（×１０−６／Ｋ）の等方性黒鉛材料を作成した。この等方性黒鉛材料を、５０ｍｍ角で厚みが１０ｍｍの寸法に加工し、試験片とした。試験片に含まれる灰分は５０ｐｐｍであった。
（母材の調製）
参考例１と同様の操作を行って炭素質基体の表層部全面に転化層を２００μｍ形成したものを母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔容積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々４．９（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．８μｍであった。ＩＣＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれるコバルトの含有率を測定したところ、９．８ｐｐｍであった。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子けい０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを入れ、これに純水を加えてダイヤモンドコンパンドを分散し、この中に上記母材を入れて超音波振動を１０分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．５μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
実施例１と同様な方法で２０μｍダイヤモンド被膜を形成した。
【００４２】
＜参考例８＞
（母材の調製）
参考例１で作成した母材を使用し、市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径が０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを入れ、これに純水を加えてダイヤモンドコンパウンドを分散し、この中に母材を入れて超音波振動を１０分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．８μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
母材を装置に入れ、原料ガスとしてメタンガスを使用し、担体ガスとして水素ガスを使用し、水素ガス中のメタンガス濃度を０．５体積％としたガスを装置内に流し、装置内圧力を５０トール、基板（母材）温度を１２００Ｋとし、２．４５ギガヘルツのマイクロ波を導波管を通して反応管の中央に導入してダイヤモンド被膜を１時間当たり１μｍ堆積させ、１．５時間継続反応をさせてマイクロ波プラズマＣＶＤ法でダイヤモンド被膜を１．５μｍ形成した。
【００４３】
＜参考例９＞
（母材の調製）
実施例１と同じ母材を使用し、市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径が０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを入れ、これに純水を加えてダイヤモンドコンパウンドを分散し、この中に上記母材を入れて超音波振動を１０分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．８μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
母材を装置に入れ、原料ガスとしてメタンガスを使用し、担体ガスとして水素ガスを使用し、水素ガス中のメタンガス濃度を０．５体積％としたガスを装置内に流し、装置内圧力を５０トール、基板（母材）温度１２００Ｋとし、２．４５ギガヘルツのマイクロ波を導波管を通して反応管の中央に導入してダイヤモンド被膜を１時間当たり１μｍ堆積させ、１００時間継続反応をさせてマイクロ波プラズマＣＶＤ法でダイヤモンド被膜を１００μｍ形成した。
【００４４】
＜比較例１＞
（母材の調製）
参考例１で作成した試験片をＣＶＤ装置に入れ、原料ガスとして四塩化珪素、担体ガスとしてプロパンガスを用い、１８００Ｋ、ガスを１分間当たり０．３リットルで試験片の表面に緻密質炭化珪素層を２００μｍ形成した。母材中の転化層の気孔について累積気孔面積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々２．０（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．１μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
参考例１と同様な方法で、ダイヤモンド被膜を１時間当たり１μｍ堆積させ、２０時間継続反応をさせてマイクロ波プラズマＣＶＤ法でダイヤモンド被膜を２０μｍを形成した。
【００４５】
＜比較例２＞
（炭素質基体の調製）
水銀圧入法による平均気孔半径が２．０μｍ、３点曲げ試験法による曲げ強度が３０ＭＰａ、石英熱膨張計による室温から１２７３Ｋまでの平均熱膨張係数が４．７（×１０−６／Ｋ）の等方性黒鉛材料を作成した。この等方性黒鉛材料を、５０ｍｍ角で厚みが１０ｍｍの寸法に加工した後、高純度化し、試験片とした。試験片に含まれる灰分は１０ｐｐｍであった。
（母材の調製）
参考例１と同じ方法で、試験片の表層部全面にβ−炭化珪素で２００μｍの転化層を形成し、これを母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔容積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々４．０（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．４μｍであった。ＩＣＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれるコバルトの含有率を測定したところ、１．８ｐｐｍであった。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを入れ、これの純水を加えてダイヤモンドコンパウンドを分散し、この中に上記母材を入れて超音波振動を１０分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．５μｍであった。
（母材上のダイヤモンド被膜の形成）
母材を装置に入れ、原料ガスとしてメタンガスを使用し、担体ガスとして水素ガスを使用し、水素ガス中のメタンガス濃度を０．５体積％としたガスを装置内に流し、装置内圧力を５０トール、基板（母材）温度を１２００Ｋとし、２．４５ギガヘルツのマイクロ波を導波管を通して反応管の中央に導入してダイヤモンド被膜を１時間当たり１μｍ堆積させ、２０時間継続反応をさせてマイクロ波プラズマＣＶＤ法でダイヤモンド被膜を２０μｍ形成した。
【００４６】
＜比較例３＞
（炭素質基体の調製）
水銀圧入法による平均気孔半径が０．１５μｍ、３点曲げ試験法による曲げ強度が８０ＭＰａ、石英熱膨張計による室温から１２７３Ｋまでの平均熱膨張係数が４．７（×１０−６／Ｋ）の等方性黒鉛材料を作成した。この等方性黒鉛材料を５０ｍｍ角で厚みが１０ｍｍの寸法に加工した後、高純度化し、試験片とした。試験片に含まれる灰分は１０ｐｐｍであった。
（母材の調製）
参考例１と同じ方法で、試験片の表層部全面にβ−炭化珪素で０．８μｍの転化層を形成し、これを母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔容積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々１．０（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．１μｍであった。ＩＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれるコバルトの含有率を測定したところ、１．８ｐｐｍであった。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径が０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを入れ、これに純水を加えてダイヤモンドコンパウンドを分散し、この中に上記母材を入れて超音波振動を１０分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．５μｍであった。
（母材へのダイヤモンド被膜の形成）
母材を装置に入れ、原料ガスとしてメタンガスを使用し、担体ガスとして水素ガスを使用し、水素ガス中のメタンガス濃度を０．５体積％としたガスを装置内に流し、装置内圧力を５０トール、基板（母材）温度を１２００Ｋとし、２．４５ギガヘルツのマイクロ波を導波管を通して反応管の中央に導入してダイヤモンド被膜を１時間当たり１μｍ堆積させ、２０時間継続反応をさせてマイクロ波プラズマＣＶＤ法でダイヤモンド被膜を２０μｍ形成した。
【００４７】
＜比較例４＞
（炭素質基体の調製）
水銀圧入法による平均気孔半径が１．１μｍ、３点曲げ試験法による曲げ強度が６０ＭＰａ、石英熱膨張計による室温から１２７３Ｋまでの平均熱膨張係数が５．２（×１０−６／Ｋ）の等方性黒鉛材料を作成した。この等方性黒鉛材料を５０ｍｍ角で厚みが１０ｍｍの寸法に加工した後、高純度化し、試験片とした。試験片に含まれる灰分は１０ｐｐｍであった。
（母材の調製）
参考例１と同様な方法で、試験片の表層部全面にβ−炭化珪素で２００μｍの転化層を形成し、これを母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔容積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々４．０（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．４μｍであった。ＩＣＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれるコバルトの含有率んを測定したところ、１．８ｐｐｍであった。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径が０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを入れ、これに純水を加えてダイヤモンドコンパウンドを分散し、この中に上記母材を入れて超音波振動を１０分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．５μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
参考例１と同様な方法でダイヤモンド被膜を２０μｍ形成した。
【００４８】
＜比較例５＞
（炭素質基体の調製）
水銀圧入法による平均気孔半径が１．１μｍ、３点曲げ試験法による曲げ強度が６０ＭＰａ、石英熱膨張計による室温から１２７３Ｋまでの平均熱膨張係数が３．７（×１０−６／Ｋ）の等方性黒鉛材料を作成した。この等方性黒鉛材料を５０ｍｍ角で厚みが１０ｍｍの寸法に加工した後、高純度化し、試験片とした。試験片に含まれる灰分は１０ｐｐｍである。
（母材の調製）
参考例１と同様な方法で、試験片の表層部全面にβ−炭化珪素で２００μｍの転化層を形成し、これ母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔容積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々４．０（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．４μｍであった。ＩＣＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれているコバルトの含有率を測定したところ、１．８ｐｐｍ。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径が０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを入れ、これに純水を加えてダイヤモンドコンパウンドを分散し、この中に上記母材を入れて超音波振動を１０分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．５μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
参考例１と同様な方法で、ダイヤモンド被膜を１時間当たり１μｍ堆積させ、２０時間継続反応をさせてマイクロ波プラズマＣＶＤ法でダイヤモンド被膜を２０μｍ形成した。
【００４９】
＜比較例６＞
（炭素質基体の調製）
水銀圧入法による平均気孔半径が１．１μｍ、３点曲げ試験法による曲げきょうど６０ＭＰａ、石英熱膨張計による室温から１２７３Ｋまでの平均熱膨張係数が４．７（×１０−６／Ｋ）の等方性黒鉛材料を作成した。この等方性黒鉛材料を５０ｍｍ角で厚みが１０ｍｍの寸法に加工した後、高純度化し、試験片とした。試験片に含まれる灰分は１００ｐｐｍであった。
（母材の調製）
参考例１と同様な方法で、試験片の表層部全面にβ−炭化珪素で２００μｍの転化層を形成し、これを母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔容積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々４．０（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．４μｍであった。ＩＣＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれるコバルトの含有率を測定したところ、１１．８ｐｐｍであった。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径が０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを入れ、これに純水を加えてダイヤモンドコンパウンドを分散し、この中に上記母材を入れて超音波振動を１０分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．５μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
参考例１と同様な方法で、ダイヤモンド被膜を１時間当たり１μｍ堆積させ、２０時間継続反応をさせてマイクロ波プラズマＣＶＤ法でダイヤモンド被膜を２０μｍ形成した。
【００５０】
＜比較例７＞
（炭素質基体の調製）
参考例１で作成した試験片を使用した。
（母材の調製）
一方、内径が１００ｍｍで肉厚が１０ｍｍ、高さが１００ｍｍの黒鉛ルツボに、金属珪素０．３ｋｇ充填し、高周波誘導加熱によって１８００Ｋで金属珪素を溶融した。溶融珪素に試験片を入れて試験片の表層部全面にβ−炭化珪素で１１００μｍの転化層を形成し、これを母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔容積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々１０．０（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．７μｍであった。ＩＣＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれるコバルトの含有率を測定したところ、１．８ｐｐｍであった。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径が０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを入れ、これに純水を加えてダイヤモンドコンパウンドを分散し、この中に上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は０．５μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
参考例１と同様な方法で、ダイヤモンド被膜を１時間当たり１μｍ堆積させ、２０時間継続反応させてマイクロ波プラズマＣＶＤ法でダイヤモンド被膜を２０μｍ形成した。
【００５１】
＜比較例８＞
（炭素質基体の調製）
参考例１で作成した試験片を使用した。
（母材の調製）
一方、内径が１００ｍｍで肉厚が１０ｍｍ、高さが１００ｍｍの黒鉛ルツボに、金属珪素０．３ｋｇ充填し、高周波誘導加熱によって１８００Ｋで金属珪素を溶融した。溶融珪素に試験片を入れて試験片の表層部全面にβ−炭化珪素で２００μｍの転化層を形成し、これを母材とした。母材中の転化層の気孔について累積気孔容積と平均気孔半径を水銀圧入法で測定したところ、各々４．０（×１０−２Ｍｇ／ｍ３  ）及び０．４μｍであった。ＩＣＰ−ＭＳ法で珪素を含浸した上記母材の転化層に含まれるコバルトの含有率を測定したところ、１．８ｐｐｍであった。市販０．５リットルのビーカーに平均粒子径が０．１μｍのダイヤモンドコンパウンドを入れ、これに純水を加えてダイヤモンドコンパウンドを分散し、この中に上記母材を入れて超音波振動を５分間与えてスクラッチを形成した。上記超音波処理を行った母材を取り出した後、母材の表面粗さをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９８２に示される方法で測定した結果、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ  ）は１．３μｍであった。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
参考例１と同様な方法で、ダイヤモンド被膜を１時間当たり１μｍ堆積させ、２０時間継続反応させてマイクロ波プラズマＣＶＤ法でダイヤモンド被膜を２０μｍ形成した。
【００５２】
＜比較例９＞
（母材）
参考例１で作成した転化層が２００μｍの母材を使用した。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
参考例１と同様な方法で、ダイヤモンド被膜を１時間当たり０．８μｍ堆積させ、１時間継続反応をさせてマイクロ波プラズマＣＶＤ法でダイヤモンド被膜を０．８μｍ形成した。
【００５３】
＜比較例１０＞
（母材）
参考例１で作成した転化層が２００μｍの母材を使用した。
（母材上へのダイヤモンド被膜の形成）
参考例１と同様な方法で、ダイヤモンド被膜を１時間当たり１μｍ堆積させ、１１０時間継続反応をさせてマイクロ波プラズマ被膜を１１０μｍ形成した。
【００５４】
上記、実施例１、参考例１乃至参考例９、及び、比較例１乃至比較例１０を表１にまとめた。
【００５５】
【表１】
2007138303.tif 000002
【００５６】
［実験例１］
実施例１、参考例１乃至参考例９で得られた試料について、引き出し法（図に示す）炭素質基体と炭化珪素及びダイヤモンド被膜の密着性の試験を行い、剥離・クラックの有無を確認した。
【００５７】
（引き出し法）
直径７．９６ｍｍ、長さ９５．０ｍｍのＳ４５Ｃのステンレス製の棒１１を充分の洗浄した後、接触剤（ポリ酢酸ビニル）１２を塗布し、上記実施例１、参考例１乃至参考例９、及び、比較例１乃至比較例１０で得られた試料の表面に接着した。この時の接着条件は、４４３Ｋで１時間保持し、その後自然放冷して室温まで冷却した。この引き倒し棒１１とロードセル１４をワイヤーで接触し、図１に示すように水平方向に引っ張った。１つの試料について２回ずつ測定を行った。その時の試料の様子を目視観察した。結果を表２に示す。
【００５８】
【表２】
2007138303.tif 000003
【００５９】
［実験例２］
また、上記実施例１、参考例１乃至参考例９、及び、比較例１乃至比較例１０で得られた試料について、１２７３Ｋに急加熱した後、水中に投じて熱衝撃試験を繰り返して行い、何回で剥離・クラックが発生するかを調べた。その結果も表２に示す。
【００６０】
＜参考例１０＞
実施例１で作成した炭素質基体を１辺が１８．７ｍｍの正三角形で、厚みが４．７ｍｍのチップ形状に加工した。チップの角は面取りを行った。このチップの表層部を実施例１の方法でチップの全面に２００μｍ炭化珪素に転化し、更に実施例１の方法でダイヤモンド被膜を２０μｍ形成した。
【００６１】
＜比較例１１＞
参考例１０で作成したチップ材にＣＶＤ法で緻密質炭化珪素被膜を１００μｍ形成し（条件は比較例１０と同様）、その後参考例１と同様な方法でダイヤモンド被膜を２０μｍ形成した。
【００６２】
［実験例３］
参考例１０及び比較例１１で作成したチップを用いて切削試験を行った。被切削材にはアルミニウムを用いた。その結果、参考例１０で作成したチップは１時間試験した後も炭素質基体と炭化珪素の間で剥離は発生しなかったが、比較例１１で作成したチップは、使用開始後１０分間で炭素質基体と緻密質炭化珪素の界面で剥離が生じ使用できなくなった。
【００６３】
＜参考例１１＞
参考例１で作成した炭素質基体を外径２４０ｍｍ、内径２００ｍｍ、深さ４０ｍｍのすき焼き鍋に加工した後、参考例１と同様にし、鍋の外底面を２００μｍ炭化珪素に転化し、その上にダイヤモンド被膜を２０μｍ形成した。
【００６４】
＜比較例１２＞
参考例１で作成した炭素質基体を外径２４０ｍｍ、内径２００ｍｍ、深さ４０ｍｍのすき焼き鍋に加工した。
【００６５】
［実験例４］
参考例１１及び比較例１２で作成したすき焼き鍋に水を一杯満たし、ガスコンロで加熱し、鍋の中の水量が半分になるまでの時間を測定した。その結果、参考例１１で作成した鍋は３０分間であったのに対し、比較例１２で作成したすき焼き鍋は５０分間必要であった。
【００６６】
以上説明したように、本発明により、従来、炭素質基体とＣＶＤ法により形成された炭化珪素層との間で発生していたようなクラックや剥離を防止することが可能なダイヤモンド被覆炭素部材を提供できた。また、炭素質基体に含まれるコバルトの含有量が１０ｐｐｍ以下となっており、ダイヤモンド被膜と母材となる炭素質基体との密着強度を低下させるとともに、ダイヤモンド被膜の成長速度を抑制することができる。この結果、母材とダイヤモンド被膜との密着性を向上させ、炭素材料自体が有する性質の優位性を確保しつつダイヤモンド被膜の優れた特性を最大限有効に発揮させることのできるダイヤモンド被覆炭素部材を提供できることとなった。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】引き出し法による密着性の試験装置の概要である。
【図２】本発明のダイヤモンド被膜炭素製品の縦断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１１  引き出し棒
１２  接着材
１３  試料
１４  ロードセル
２１  炭素質基体
２２  ＣＶＲ法により炭化珪素に転化した転化層
２３  ダイヤモンド被膜
【図１】
2007138303.tif 000004
【図２】
2007138303.tif 000005