[发明专利]复合被膜及复合被膜的形成方法

说明书

本发明提供一种耐破坏性、耐剥离性优异，即使用于滑动时反复产生大的接触应力的用途的情况下，也可发挥优异的密合性，并具有充分的耐久性的被膜及其形成方法。一种复合被膜，包覆在基材上，在下层形成有氢含量不足5at％、膜厚为200nm～1000nm的硬质碳膜A，在上层形成有氢含量为5at％～30at％、膜厚为210nm～5000nm、杨氏模量大于200GPa的硬质碳膜B，硬质碳膜A与硬质碳膜B直接层叠。

技术领域

本发明涉及一种复合被膜及复合被膜的形成方法，更详细来说，涉及一种包括耐久性优异、发挥优异的密合性的硬质碳被膜的复合被膜及其形成方法。

背景技术

硬质碳(DLC：类金刚石碳)膜由于具有低摩擦性、高耐磨损性、低凝聚性(耐烧接性)等优异的滑动特性，因此被广泛用作例如机械/装置、金属模具、切削工具及汽车零件等的滑动构件。

并且，开发了各种用于进一步提高硬质碳膜的这些滑动特性的技术。例如，为了改良与基材(母材)的密合性，且降低摩擦系数，而开发了一种如图7所示，将硬质碳制的被膜2设为无氢硬质碳(a-C)膜的下层22与含氢硬质碳(a-C：H)膜的上层23的双层结构的技术(例如专利文献1)。另外，开发了一种在厚度0.5nm～200nm的无氢硬质碳膜上形成膜厚为无氢硬质碳膜的2倍～10倍、氢含有率为5at％～25at％的含氢硬质碳膜而成的被膜(例如专利文献2)。并且，在专利文献2中记载了通过在基材的表面形成W、Ti、Nb等的中间层21来提高基材与硬质碳膜的密合性。

而且，为了减少硬质碳膜自身及对方材料的磨损，开发了一种在杨氏模量高于200GPa、sp³比率为50％～90％、氢含量为20at％以下、膜厚大于1μm的氢化四面体碳(ta-C：H)层上，形成杨氏模量低于200GPa、sp³比率为40％以下、氢含量为20at％～30at％、且含有Si及O的a-C：H层的技术(例如专利文献3)。

并且，期待灵活应用硬质碳膜的这些优异的滑动特性，应用于在更严格的滑动条件下使用的构件例如轴承、齿轮或辊等的被膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2000-128516号公报

专利文献2：日本专利特开2003-026414号公报

专利文献3：日本专利第5503145号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，已知：在所述轴承、齿轮、辊等中，滑动时会反复产生大的接触应力，因此使用现有技术而形成的硬质碳膜中，耐破坏性、耐剥离性无法说是充分的，并且密合性不充分而无法获得充分的耐久性。

因此，本发明的课题在于提供一种耐破坏性、耐剥离性优异，即使用于滑动时反复产生大的接触应力的用途的情况下，也可发挥优异的密合性，并具有充分的耐久性的被膜及其形成方法。

解决问题的技术手段

本发明人为了解决所述课题进行了积极研究，结果发现通过以下记载的发明可解决所述课题，从而完成了本发明。

技术方案1中记载的发明是一种复合被膜，其包覆在基材上，所述复合被膜，

在下层形成有氢含量不足5at％、膜厚为200nm～1000nm的硬质碳膜A，

在上层形成有氢含量为5at％～30at％、膜厚为210nm～5000nm、杨氏模量大于200GPa的硬质碳膜B，

所述硬质碳膜A与所述硬质碳膜B直接层叠。

关于利用现有的技术在轴承、齿轮、辊等上形成硬质碳膜时，产生破坏或剥离的主要原因，考虑如下。