專利名稱：非晶質(zhì)碳系硬質(zhì)多層膜和表面上具有該膜的硬質(zhì)表面部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有硬質(zhì)涂層的部件(硬質(zhì)表面部件)，比如機器的滑移件和切削工具。
背景技術(shù)：
非晶質(zhì)碳膜被稱為硬質(zhì)涂層。非晶質(zhì)碳具有介于彼此混合在一起的金剛石和石墨碳之間的中間結(jié)構(gòu)，并且可以被稱作硬質(zhì)非晶質(zhì)碳、無定型碳、硬質(zhì)無定型碳、i-碳或類金剛石碳(DLC)。由于非晶質(zhì)碳(下文中，有時被稱作DLC)具有如金剛石那樣的高硬度，并且具有優(yōu)異的耐磨性、固體潤滑能力，熱傳導(dǎo)性和化學(xué)穩(wěn)定性，因此，它被用于各種元件比如滑移件、模具、切削工具、耐磨損機器零件、磨料以及磁/光元件用的保護膜。具體地，在實踐上是通過利用非晶質(zhì)碳(DLC)的性質(zhì)比如化學(xué)惰性以及對有色金屬的較低反應(yīng)性，而使該非晶質(zhì)碳(DLC)用于鋁或銅材料用的切削工具的涂層。然而，另一方面，非晶質(zhì)碳(DLC)膜的優(yōu)異化學(xué)穩(wěn)定性意味著該膜對各種基材的粘合性低。
為了改善非晶質(zhì)碳(DLC)膜與基材之間的粘合性，有人提出在非晶質(zhì)碳(DLC)膜與基材之間形成中間層(日本專利公開H8-74032(權(quán)利要求書和第0007段)、日本專利公開2003-171758(權(quán)利要求書)等)。在日本專利公開H8-74032(權(quán)利要求書和第0007段)中，當(dāng)將碳在基材上蒸發(fā)時，使惰性氣體輻照在基材上，由此形成含有基材材料(金屬或陶瓷)以及碳的混合層(金屬碳化物層或陶瓷碳化物層)，然后再形成非晶質(zhì)碳(DLC)膜。日本專利公開2003-171758(權(quán)利要求書)提出了一種具有4-層結(jié)構(gòu)的中間層，在該中間層中，形成作為第一層的Cr/Al金屬層，然后形成作為第二層的Cr/Al與W/Ta/Mo/Nb的混合金屬層，再形成作為第三層的W/Ta/Mo/Nb金屬層，然后形成作為第四層的W/Ta/Mo/Nb碳化物層。在JP-A-8-74032(權(quán)利要求書和第0007段)和JP-A-2003-171758(權(quán)利要求書)中的兩種碳化物層示出了介于基材與非晶質(zhì)碳(DLC)膜之間的中間組成，其中粘附力是通過連續(xù)改變從基材到非晶質(zhì)碳(DLC)膜的組成而得以改善的。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在碳化物中間層中，非晶質(zhì)碳化物(例如，WC、TaC或MoC)有時候在300至400℃的高溫下生長形成晶體，并且沉析在中間層內(nèi)，并且在這種作為起始點的沉析部分可能發(fā)生分離。
理想的是，提供一種在高溫下具有優(yōu)異粘合性的非晶質(zhì)碳(DLC)膜。
此外，理想的是，提供一種在高負荷區(qū)域內(nèi)具有優(yōu)異粘合性的非晶質(zhì)碳(DLC)膜。
作為深入研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將氮化物或碳-氮化物用于中間層時，即使在高溫下或在高負荷區(qū)域內(nèi)，非晶質(zhì)碳(DLC)膜的粘合性也能夠得到改善，因而，完成了本發(fā)明的實施方案。
即，根據(jù)本發(fā)明實施方案的非晶質(zhì)碳系硬質(zhì)多層膜，其包含在基材側(cè)形成的基底層、在表面?zhèn)刃纬傻谋砻鎸右约霸诨讓优c表面層之間形成的組成變化層，被歸納為所述基底層包含下式(1)所示的元素M的氮化物或碳-氮化物，所述表面層包含含有50原子％或更高的C的非晶質(zhì)碳膜，以及所述組成變化層是從基底層到非晶質(zhì)碳膜，元素M和氮減少而碳增加的層M1-x-yCxNy...(1)，(其中，M是選自元素周期表中的4A族元素、5A族元素、6A族元素、Al和Si中的至少一種元素，而式中的x和y表示原子比，并且x為0.5或更小，y為0.03或更大，且1-x-y大于0)。
元素M包括Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al和Si，并且優(yōu)選包括W、Mo和Ta。當(dāng)元素M為W、Mo或Ta時，建議使基底層具有α-W結(jié)構(gòu)、α-Mo結(jié)構(gòu)或TaN結(jié)構(gòu)。
可以在基材和基底層之間，形成由包括選自元素周期表的4A族元素、5A族元素、6A族元素、Al和Si中的一種元素的元素層。
本發(fā)明的實施方案包括基材以及在該基材表面上形成有非晶質(zhì)碳系硬質(zhì)多層膜的硬質(zhì)表面部件。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案，由于中間層是由含氮化物或碳-氮化物的基底層以及其組成從基底層起到非晶質(zhì)碳(DLC)膜變化的層形成的，因此即使在高溫下以及在高負荷區(qū)域內(nèi)，基材與非晶質(zhì)碳(DLC)膜之間的粘合性也能夠得以改善。


圖1所示為本發(fā)明實施方案的組成變化層(gradient layer)的組成變化形式的圖；以及圖2所示為在實施例2中10號非晶質(zhì)碳系硬質(zhì)多層膜的組成部分的圖。
具體實施例方式
理想的是，改善形成在基材表面上的非晶質(zhì)碳(DLC)膜的粘合性。在本說明書中，非晶質(zhì)碳(DLC)膜包括只含有C(碳)的非晶質(zhì)膜，以及其C含量范圍(range)為50原子％或更高(優(yōu)選70原子％或更高，更優(yōu)選90原子％或更高)并且還含有C以外的元素(例如，如下所述基底層的元素M)的非晶質(zhì)膜。盡管非晶質(zhì)碳(DLC)膜的組成通常是在不考慮氫原子的情況下由C、N和元素M之間的比率規(guī)定的，但本發(fā)明實施方案的非晶質(zhì)碳(DLC)膜可以含有氫原子，或者可以不含氫。
盡管對非晶質(zhì)碳(DLC)膜的厚度沒有特殊限制，但是，例如，它為約0.1至10μm，優(yōu)選約0.3至7μm，更優(yōu)選約0.5至5μm。
盡管基材通常包括高硬度部件比如燒結(jié)硬質(zhì)合金或高速工具鋼，但是它還包括各種鐵系材料(鋼材)，比如軸承鋼、不銹鋼和碳素鋼。
在本發(fā)明的一個實施方案中，將中間層形成在基材和非晶質(zhì)碳(DLC)膜之間。該中間層具有形成在基材側(cè)的基底層以及形成在基底層和非晶質(zhì)碳(DLC)膜之間的組成變化層(漸變層)，并且該中間層起著改善基底層與非晶質(zhì)碳(DLC)膜之間的粘合性的作用。
更具體而言，基底層包括下式(1)所示的由元素M形成的氮化物或碳-氮化物M1-x-yCxNy...(1)(其中，x和y表示原子比。)在該式中，元素M包括在元素周期表中的4A族元素(比如Ti、Zr或Hf)、5A族元素(比如V、Nb或Ta)、6A族元素(比如Cr、Mo或W)、Al和Si。而且，在式(1)中的標(biāo)記符號M表示這些元素中的一種，或這些元素中的至少兩種的組合。這些元素有利于改善非晶質(zhì)碳(DLC)膜的粘合性。本發(fā)明的實施方案特征地使用了元素M的氮化物或碳-氮化物。元素M的氮化物或碳-氮化物具有高硬度，此外，其在高溫下是高度穩(wěn)定的，因而能夠抑制晶體結(jié)構(gòu)的改變。
優(yōu)選地，元素M為Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al或Si，并且更優(yōu)選為W、Mo或Ta。在本說明書中，有時候不管元素M是否包含Si，都被稱作金屬。
當(dāng)元素M為W或Mo時，建議使基底層具有體心立方晶系(bcc)結(jié)構(gòu)(α-W結(jié)構(gòu)、α-Mo結(jié)構(gòu)等)。當(dāng)元素M為Ta時，建議使基底層具有TaN結(jié)構(gòu)。通過X-射線衍射檢測基底層的晶體結(jié)構(gòu)，以確定α-W結(jié)構(gòu)、α-Mo結(jié)構(gòu)或TaN結(jié)構(gòu)的最大峰強度是否為其它晶體結(jié)構(gòu)的峰強度的至少5倍大，從而確定元素是否具有α-W結(jié)構(gòu)、α-Mo結(jié)構(gòu)或TaN結(jié)構(gòu)。
在式(1)中，對元素M的原子比(當(dāng)元素M包含幾種元素時，其為這些元素的原子比之和，并且在式(1)中該原子比(或原子比之和)表示為1-x-y)沒有特殊的限制，只要其大于0即可，并且如下面所述那樣，可以根據(jù)N的原子比(y)和C的原子比(x)進行確定。然而，例如，它可以在約0.4至0.97、優(yōu)選0.5至0.95、更優(yōu)選0.6至0.9的范圍內(nèi)。
在式(1)中，N是必要的，并且N的原子比(y)為大于0。基底層在高溫下的穩(wěn)定性可以通過使其含有N而得到改善。盡管N的原子比(y)的優(yōu)選范圍可以根據(jù)元素M的種類進行設(shè)定，但是，例如，它可以為0.03或更大，優(yōu)選0.1或更高，更優(yōu)選0.2或更高。盡管N的上限沒有特殊限制，并且可以適當(dāng)將其設(shè)定在M(1-x-y)的原子比大于0的范圍內(nèi)，但是，例如，它可以為約0.6或更小，優(yōu)選0.5或更小，更優(yōu)選0.4或更小。
另一方面，C在式(1)中不是必要的，并且C的原子比(x)可以為0，然而，它可以為0.05或更高，例如，可以為0.1或更高。基底層的硬度可以隨著C的原子比(x)的增加而增加。然而，當(dāng)C增加時，基底層的耐熱性降低。因此，C的原子比(x)的上限被確定為0.5，優(yōu)選0.3，更優(yōu)選0.2。
基底層的厚度為例如5nm或更高，優(yōu)選10nm或更高，更優(yōu)選50nm或更高。當(dāng)基底層的厚度增加時，在高溫下或在高負荷區(qū)域內(nèi)的粘合性可以得到更加確定的改善。盡管對基底層的上限沒有特殊限制，并且其可以根據(jù)應(yīng)用、使用環(huán)境中的溫度或外應(yīng)力進行適當(dāng)?shù)脑O(shè)定，例如，它為約100000nm或更小，優(yōu)選1000nm或更小，更優(yōu)選300nm或更小。
在形成于基底層與非晶質(zhì)碳(DLC)膜之間的組成變化層中，元素M和氮(N)的量從基底層到非晶質(zhì)碳(DLC)膜減少，并且碳(C)的量增加。組成變化層可以防止基底層與非晶質(zhì)碳(DLC)膜之間的組成急劇變化，因而確保它們之間的粘合性得以改善。
組成改變可以連續(xù)或逐步進行。而且，它可以直線或曲線地進行。此外，組成可以單調(diào)地變化，或通?？梢允欠磸?fù)地增加及減少的同時在固定方向上變化。圖1所示為示出組成變化層中C比率的變化形式的實例的圖。在第一實施例(圖1的1號)中，C的比率從基底層到非晶質(zhì)碳(DLC)膜是直線、連續(xù)并且單調(diào)地增加的。在第二實施例(圖1的2號)、第三實施例(圖1的3號)以及第四實施例(圖1的4號)中，C的比率從基底層到非晶質(zhì)碳(DLC)膜是曲線、連續(xù)并單調(diào)地增加的。更具體而言，在第二實施例(2號)中，C從基底層到非晶質(zhì)碳(DLC)膜中的初期是溫和地增加，而在末期是急劇增加的。在第三實施例(3號)中，C從基底層到非晶質(zhì)碳(DLC)膜中的初期是急劇增加，而在末期是溫和增加的。在第四實施例(4號)中，C從基底層到非晶質(zhì)碳(DLC)膜中的初期和末期是溫和增加，而在中期是急劇增加的。在第五實施例(圖1的5號)中，C的比率通常從基底層到非晶質(zhì)碳(DLC)膜的過程中是反復(fù)地增加及減少的同時是連續(xù)增加的。
在組成變化層中，元素M和氮(N)的增加或減少的行為是與碳(C)相反的。例如，當(dāng)碳(C)急劇增加時，元素M和氮(N)急劇地減少，而當(dāng)碳(C)溫和地增加時，元素M和氮(N)溫和地減少。
組成變化層的厚度可以設(shè)定為其中可以減少基底層與非晶質(zhì)碳(DLC)膜之間不連續(xù)性的范圍，例如，它為5nm或更厚，優(yōu)選20nm或更厚，更優(yōu)選100nm或更厚。盡管對組成變化層厚度的上限沒有特殊限制，但是，它典型地為約20000nm或更小，例如為約5000nm或更小，尤其是為約1000nm或更小。
在本發(fā)明的實施方案中，可以在基材和基底層之間，形成含有至少一種元素M的層(下文中，被稱作金屬層)。取決于基底層和元素M的組合，基材和基底層之間的親合力有時候較低，導(dǎo)致非晶質(zhì)碳(DLC)膜的粘附性的改善作用小。通過形成所述的金屬層，可以充分地改善非晶質(zhì)碳(DLC)膜的粘合性。
金屬層中的優(yōu)選元素M取決于基材的種類而不同。在鐵系基材的情況下，金屬層中的優(yōu)選元素M(當(dāng)如下面所述那樣存在多個金屬層時，是在與基材接觸的金屬層那一側(cè)上的金屬層的元素M)為Cr。在基材為燒結(jié)硬質(zhì)合金的情況下，金屬層的優(yōu)選元素M(當(dāng)存在多個金屬層時，是在與基材接觸的金屬層那一側(cè)上的金屬層的元素M)是W。
可以形成多個金屬層。此外，可以在多個金屬層之間形成組成變化減小層。組成變化減小層包括組成連續(xù)或逐步改變的組成變化層(漸變層(graduated layer))或具有介于兩側(cè)的中間層之間的中間組成的混合層。例如，可接受的是，在基材上形成Cr層，然后形成其中組成逐漸從Cr變?yōu)閃的層(組成變化層)，然后，在其上形成W層。
金屬層的厚度(在多個金屬層的情況下，其表示的是這些金屬層的總厚度，并且在還包含組成變化減小層的情況下，其表示金屬層和組成變化減小層的總厚度，下面所述類似如此)為例如大于0nm，優(yōu)選5nm或更大，更優(yōu)選10nm或更大。然而，當(dāng)金屬層的厚度過大時，含有基底層、組成變化層和非晶質(zhì)碳(DLC)膜的整個膜通常傾向于受外力而發(fā)生顯著改變，因此，在涂層中傾向于出現(xiàn)裂紋或分離。因此，金屬層厚度的上限為例如，1000nm或更小，優(yōu)選500nm或更小，更優(yōu)選100nm或更小(尤其是50nm或更小)。
通過適當(dāng)調(diào)節(jié)在不平衡(unbalanced)磁控濺射工藝中的靶材和沉積氣體，可以形成金屬層、基底層、組成變化層和非晶質(zhì)碳(DLC)膜中的任意一種。
由于包含基底層、組成變化層和非晶質(zhì)碳(DLC)膜(以及必要時的金屬層)的層疊膜(非晶質(zhì)碳系硬質(zhì)多層膜)在基底層和組成變化層中使用了氮化物或碳-氮化物，因此，即使在高溫下或在高負荷區(qū)域內(nèi)，也對基材具有優(yōu)異的粘合性。因此，其上形成有非晶質(zhì)碳系硬質(zhì)多層膜的基材可以非常有利地用于滑移件、模具、切削工具(尤其是用于有色金屬的切削工具)、耐磨損機器零件、磨料、磁/光元件等。
實施例本發(fā)明的實施方案將利用下面的實施例進行更具體的描述，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的實施方案并不受下列實施例限制，并且顯然在滿足前面及下面所描述的要旨的范圍內(nèi)進行適當(dāng)?shù)母淖兓蚋倪M的同時可以實施，而這些改變或改進中的任一種都包含在本發(fā)明實施方案的技術(shù)范圍內(nèi)。
實施例1采用具有四個蒸發(fā)源的不平衡磁控濺射裝置(靶材直徑為6英寸)，并且對于兩個蒸發(fā)源，安置含下表1所示的各種元素M的靶材，而對于其余的兩個蒸發(fā)源，安置碳靶材。將鏡面拋光基底(燒結(jié)硬質(zhì)合金(JIS-P20)的基材和高速工具鋼(JIS-SKH51、HRC63))基材在乙醇中進行超聲清潔，然后，將它們安置在濺射裝置的腔室內(nèi)的轉(zhuǎn)盤上。將所述腔室抽真空(至1×10-3Pa的壓力)，并且將基材加熱到約200℃，再用Ar離子蝕刻。
接著，按如下的這種順序形成如下表1所示的基底層、組成變化層和DLC層。
1)基底層將預(yù)先確定的氣氛氣體引入所述室內(nèi)，并且每一個含元素M的靶材都施加2kW的電功率，以進行濺射，由此在每一個基材的表面上形成基底層。根據(jù)基底層的種類，適當(dāng)按如下使用氣氛氣體。
1-1)在只是元素M(比如Cr或W)的情況下Ar氣總壓力0.6Pa1-2)在元素M的碳化物(比如TiC)的情況下Ar-CH4混合氣體
Ar/CH4＝6/4(體積比)總壓力0.6Pa1-3)在元素M的氮化物(比如ZrN、TaN、CrN、WN、MoN、AlN或WMoN)的情況下Ar-N2混合氣體Ar/N2＝7/3(體積比)總壓力0.6Pa1-4)在元素M的碳-氮化物(比如TiCN、VCN或SiCN)的情況下Ar-N2-CH4混合氣體Ar/N2/CH4＝5/2/3(體積比)總壓力0.6Pa2)組成變化層將0.05kW的電功率供應(yīng)給碳靶材。之后，使供應(yīng)給碳靶材的電功率逐漸單調(diào)增加，最終供給2.5kW。在隨著供應(yīng)給碳靶材的電功率增加的同時，將供應(yīng)給含元素M的靶材的電功率逐漸單調(diào)降低，最終供給0kW。此外，將N2在氣氛氣體中的比率在逐漸單調(diào)降低，并且將CH4的比率在逐漸單調(diào)增加，最終得到Ar-CH4混合氣體(Ar/CH4＝9/1(體積比)，總壓力0.6Pa)。
3)DLC層將預(yù)先確定的氣氛氣體引入腔室內(nèi)，并且向含有元素M的靶材和碳靶材供應(yīng)電功率，以進行濺射，由此形成DLC層。根據(jù)DLC層的種類，氣氛氣體和供給功率按如下適當(dāng)使用。
3-1)在只有碳的情況下碳靶材的供給功率2.5kW元素M的靶材的供給功率0kWAr-CH4混合氣體Ar/CH4＝9/1(體積比)總壓力0.6Pa3-2)在含元素M的DLC(比如含W的DLC)的情況下碳靶材的供給功率2.5kW
元素M的靶材的供給功率0.5kW(在元素M為W的情況下)Ar-CH4混合氣體Ar/CH4＝9/1(體積比)總壓力0.6Pa進行刮痕硬度測試，以評價所得DLC層的粘合性。在刮痕硬度測試中，當(dāng)樣品以10mm/min的移動速度移動時，樣品的表面由其尖端的曲率半徑為200μm的金剛石壓頭進行按壓。當(dāng)按壓負荷以100N/min的負荷增加速度進行增加時(最大負荷為100N)，檢測到在涂層中能夠觀察到脫層時的負荷(臨界負荷)。
結(jié)果在表1中示出。各個層的厚度都是通過TEM觀察樣品的橫截面而確定的。
表1

*參見圖1
從表1中的2、3和4號與5、9和10號之間的比較可清楚看出，相比于基底層和組成變化層都不包含N原子(2、3和4號)的情況，在它們包含N原子(5、9和10號)的情況下，DLC層的粘合性得以改善。通過使基底層和組成變化層中含有N原子以改善DLC層的粘合性的效果在各種元素M(6至8和11至15號)的情況下都得以實現(xiàn)。
實施例2以與實施例1中相同的方式，形成并評價如下表2所示的基底層、組成變化層和DLC層。采用θ-2θ法，通過X-射線衍射(CuKα線，40kV-40mA)檢測基底層的晶體結(jié)構(gòu)，并且將相應(yīng)于強度最高的峰的晶體結(jié)構(gòu)確定為基底層的晶體結(jié)構(gòu)。
結(jié)果在表2示出。在該表中，基底層的晶體結(jié)構(gòu)被形成為α-W結(jié)構(gòu)、α-Mo結(jié)構(gòu)或TaN結(jié)構(gòu)的各種樣品都表現(xiàn)出α-W結(jié)構(gòu)、α-Mo結(jié)構(gòu)或TaN結(jié)構(gòu)的最大峰的強度是其它晶體結(jié)構(gòu)的峰強度的至少5倍大。
表2

*參見圖1
從表2明顯看出，當(dāng)基底層具有α-W結(jié)構(gòu)、α-Mo結(jié)構(gòu)或TaN結(jié)構(gòu)時，相比于基底層具有另一種晶體結(jié)構(gòu)的情況，粘合性得到進一步的改善。
在表2的10號中，將形成在燒結(jié)硬質(zhì)合金(WC-Co)的基材上的涂層進行濺射，并且通過俄歇電子能譜測量相應(yīng)于濺射深度的組成。結(jié)果在圖2中示出。由圖2清楚看出，組成變化層在組成上的變化類似于圖1的種類1所示那樣。
實施例3以與實施例1中相同的方式形成并評價如下表3所示的基底層、組成變化層和DLC層。在19至23號的樣品中，組成變化層的組成變化形式如圖1所示那樣不同地變化。
表3

*參見圖1
從表3中的1至5號清楚看出，相比于包含元素M的碳化物的情況，在基底層的組成包含元素M的碳-氮化物或氮化物的情況下，粘合性是優(yōu)異的。而且，從表3的6至18號清楚看出，隨著基底層或組成變化層的厚度的增加，粘合性得到改善。此外，從表3中的19至23號清楚看出，即使組成變化層的組成變化形式不同在變化，DLC層的粘合性也能夠得到改善。
實施例4編號1至17對于不平衡磁控濺射裝置的蒸發(fā)源，安置下表4所示的各個靶材X、下表4所示的含有元素M的靶材以及碳靶材。將鏡面拋光基底(燒結(jié)硬質(zhì)合金(JIS-P20))的基材和高速工具鋼(JIS-SKH51，HRC63)基材在乙醇中進行超聲清潔，然后安置在濺射裝置的腔室內(nèi)的轉(zhuǎn)盤上。將該腔室進行抽真空(至1×10-3Pa的壓力)，并且將這些基材加熱到約200℃，然后用Ar離子進行蝕刻。
將Ar氣體(0.6Pa)引入所述腔室中，向靶材X供應(yīng)2kW的電功率，以進行濺射，由此在基材的表面上形成金屬層。然后，以與實施例1中相同的方式，按順序形成如下表4所示的基底層、組成變化層和DLC層。
編號18以與7號相同的方式形成18號，不同之處在于形成含有Cr的第一金屬層以及含有W的第二金屬層，此外，在第一和第二金屬層之間形成Cr從第一金屬層至第二金屬層減少，而W增加的組成變化層(漸變層)。
表4

*參見圖1
從表4清楚看出，通過形成一種/多種金屬層，可以進一步改善DLC層的粘合性。
權(quán)利要求
1.一種形成于基材上的非晶質(zhì)碳系硬質(zhì)多層膜，其特征在于，包含在基材側(cè)形成的基底層；在表面?zhèn)刃纬傻谋砻鎸樱灰约霸诨讓优c表面層之間形成的組成變化層，其中，所述基底層包含下式(1)所示的元素M的氮化物或碳-氮化物，所述表面層包含含有50原子％或更高的C的非晶質(zhì)碳膜，以及所述組成變化層是從基底層到非晶質(zhì)碳膜，元素M和氮減少而碳增加的層M1-x-yCxNy…(1)，(其中，M是選自元素周期表中的4A族元素、5A族元素、6A族元素、Al和Si中的至少一種元素；并且其中x和y表示原子比，x為0.5或更小，y為0.03或更大，且1-x-y大于0)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的非晶質(zhì)碳系硬質(zhì)多層膜，其特征在于，所述元素M包括選自Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al和Si中的至少一種元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的非晶質(zhì)碳系硬質(zhì)多層膜，其特征在于，所述元素M包括選自W、Mo和Ta中的至少一種，并且當(dāng)基底層的晶體結(jié)構(gòu)通過X-射線衍射檢測時，α-W結(jié)構(gòu)、α-Mo結(jié)構(gòu)或TaN結(jié)構(gòu)的最大峰的強度為其它晶體結(jié)構(gòu)的峰強度的至少5倍大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的非晶質(zhì)碳系硬質(zhì)多層膜，其特征在于，在所述基材和所述基底層之間，形成包含選自元素周期表中的4A族元素、5A族元素、6A族元素、Al和Si中的至少一種元素的元素層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的非晶質(zhì)碳系硬質(zhì)多層膜，其特征在于，在所述基材和所述基底層之間，形成包含選自元素周期表中的4A族元素、5A族元素、6A族元素、Al和Si中的至少一種元素的元素層。
6.一種硬質(zhì)表面部件，其特征在于，包括基材以及形成在所述基材表面上的根據(jù)權(quán)利要求1的非晶質(zhì)碳系硬質(zhì)多層膜。
7.一種硬質(zhì)表面部件，其特征在于，包括基材以及形成在所述基材表面上的根據(jù)權(quán)利要求5的非晶質(zhì)碳系硬質(zhì)多層膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在高溫下具有優(yōu)異粘合性的非晶質(zhì)碳(DLC)膜。一種形成于基材表面上的非晶質(zhì)碳系硬質(zhì)多層膜包含在基材側(cè)形成的基底層；在表面?zhèn)刃纬傻谋砻鎸?；以及在基底層與表面層之間形成的組成變化層，其中，所述基底層包含下式(1)所示的元素M的氮化物或碳－氮化物，所述表面層包含含有50原子％或更高的C的非晶質(zhì)碳膜，以及所述組成變化層是從基底層到非晶質(zhì)碳膜，元素M和氮減少而碳增加的層M
文檔編號B32B9/00GK101062602SQ200710085469
公開日2007年10月31日 申請日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
發(fā)明者山本兼司, 松門克浩 申請人:株式會社神戶制鋼所