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DLCコーティング

DLCコーティングとは

DLCとはDiamond-Like Carbonの略で、ダイヤモンド構造とグラファイト構造、さらに水素を含んだアモルファス状態のカーボンの総称です。
DLC膜は、高硬度、表面平滑性、高耐摩耗性、低摩擦係数、高絶縁性、高化学安定性、高ガスバリア性、高生体親和性など、様々な特徴を有し、切削工具(例:ドリル、エンドミル、カミソリ)、金型(例:ガラス成型、射出成形)、自動車部品(例:ピストンリング、カムシャフト)、光学部品(例:レンズ)、電気・電子機器(例:ハードディスク)、飲料容器・食品包装(例:PET ボトル)など、多岐にわたる市場で実用展開されています。

DLC使用例

DLCの成膜方法

DLC の成膜方法には、物理蒸着法(Physical Vapor Deposition:PVD)と化学蒸着法(Chemical Vapor Deposition:CVD)の大きく二つに分けられます。
PVD法にはスパッタリング法やイオンプレーティング法などがあり、原料であるグラファイトを真空中でイオンビーム、アーク放電、或いはグロー放電等に晒し、飛び散った炭素原子が目的物の試料面に成膜されます。この手法では、金属添加のDLCや炭素のみのDLC(水素フリーDLC)を成膜することも可能です。

DLC相関図

DINOVACのDLC成膜方法

弊社が得意とするプラズマCVD法はCVD法の一種で、原料としてメタンやアセチレン、ベンゼンなどの炭化水素ガスを使い、チャンバー内で原料ガスをプラズマ化して、気相合成された炭化水素が試料表面に堆積します。
原料ガスに水素が含まれるため、成膜されたDLCにも必ず水素が含まれるが、低温成膜(室温~200℃)が可能、三次元(複雑)形状への均一成膜が容易、成膜速度が速い(処理時間が比較的短い)という利点があります。
また、原料を変えることによって、DLC膜だけではなく、a-SiCやSiOxといったSi系膜の作成も可能です。

プラズマCVD装置の一例

DINOVACでのDLCコーティング事例

成膜対象物 目的
エンジンピストン/ピストンリング 耐摩耗性/摺動性の向上
医療用部品 耐薬品性、ナトリウム塩などへの耐性向上
ウレタン樹脂部品 摺動性の向上
ガラスレンズ 金型との離型性向上
樹脂フィルム 酸素バリア性の向上

成膜方法の比較

  PE-CVD 熱CVD PVD
(スパッタ)
PVD
(蒸着)
成膜速度
三次元形状への膜の均一性
成膜温度
合金膜
大面積への成膜
成膜材料の変更
(成膜材料、プロセス条件等により変わってきます)