在由非晶质碳膜构成的层的固定化方法及层叠体技术

本发明专利技术的目的在于提供可在设置于基材上的由非晶质碳膜构成的层，将由与该膜的表面的羟基发生缩合反应的材料构成的层进行固定的、具有充分的保持力和该保持力的均匀性的非晶质碳膜，以及在设置于基材上的由非晶质碳膜构成的层的表面将与该膜的表面的羟基发生缩合反应的材料进行固定的方法。通过使由上述非晶质碳膜构成的层含有Si和O，从而可提高所述由与羟基发生缩合反应的材料构成的层的密合耐久性以及结合状态的均匀性。尤其是通过使用氟系硅烷偶联剂，从而能够赋予疏水/疏油性、耐摩耗性、耐药品性、低摩擦性、非胶粘性等高功能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在设置于基材上的由非晶质碳膜构成的层上将由与该膜的表面的羟基发生缩合反应的材料构成的层进行进行固定的方法、以及利用该方法形成的层叠体，特别是涉及在由非晶质碳膜构成的层上将由疏水性材料、或疏水/疏油性材料构成的层进行固定的方法及其层叠体。背景技術金刚石这样的碳膜(以下称为“非晶质碳膜”。)是耐摩耗性和滑动性优异、且具有高强度的膜。因此，在以切削工具、金属模具等各种器件的保护膜为代表的各种领域中使用。另外，还知道在非晶质碳膜上设置第二层，从而可提高耐热性、耐氧化性、耐摩耗性、润滑性等。基于这样的性质而期待非晶质碳膜在广泛的领域中加以利用。 但是，存在非晶质碳膜与第二层的密合性不充分这样的问题。作为改善与第二层的密合性的方法，已知在设置于非晶质碳膜上的第二层中使用硅烷偶联剂等与非晶质碳膜的表面的羟基发生缩合反应的材料的方法。硅烷偶联剂进行水解而生成的硅醇基由于自身缩合而形成高分子，同时与非晶质炭层膜的表面的羟基发生缩合反应。对于非晶质碳膜，需要对其表面赋予均勻的疏水力或疏油力。在对非晶质碳膜赋予疏水性时，已知例如通过在成膜时的原料气体中使用含氟的气体、或者在成膜后利用含氟的气体对非晶质碳膜的表面进行处理等方法，从而用氟对非晶质碳膜的表面进行修饰的方法。但是，根据氟的添加的程度，会导致膜的硬度大幅地降低。另外，会对成膜装置、人体 环境带来不良影响的氟系气体的使用也不优选。因此，研究了不使用氟系气体而将氟导入于非晶质碳膜的表面的方法。例如，日本特开2005-146060号公报(专利文献I)中公开了 对于在各种固体状物质的表面制作的非晶质碳膜表面，不使用氟气，而使用将极稳定的全氟烷基自由基作为有效成分的表面处理剂，在非晶质碳膜的表面导入氟。另外，为了改善非晶质碳膜与设置于其上的第二层的密合性，还提出了使非晶质碳膜自身的粘结力提高的方法。例如，日本特开2008-185124号公报(专利文献2)记载了 将由含有Si的非晶质碳膜构成的第I层与由含有MoS2的聚酰胺酰亚胺层构成的第二层很好地密合的情况。另外，日本特开2008-232877号公报(专利文献3)公开了 通过使用含有Si的非晶质碳质膜，从而无需化学修饰处理，就可得到具有已稳定了的固定能力的生物体分子的固定用材料。专利文献专利文献I :日本特开2005-146060号公报专利文献2 :日本特开2008-185124号公报专利文献3 :日本特开2008-232877号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，已判断出即使将用氟修饰后的硅烷偶联剂的溶液涂布于非晶质碳膜，非晶质碳膜也无法效率良好且均匀地保持硅烷偶联剂。因此，如专利文献2、3所述，可认为通过使非晶质碳膜含有Si素，从而可使非晶质碳膜自身的保持力提高。即，在上述专利文献2、3中，暗示有对于含有Si的非晶质碳膜的密合力，其是通过使因羟基与膜中的Si (硅)结合而得的硅醇基存在于膜表面而产生的。但是，本专利技术人等进行了研究，结果发现所得的非晶质碳膜的硅烷偶联剂的保持力尚不充分。 利用本专利技术的各种实施方式，提供在设置于基材上的非晶质碳膜，将由与该膜的表面的羟基发生缩合反应的材料构成的层进行固定的方法的改善。用于解决课题的方法因此，本专利技术人等为了实现上述目的不断进行了深入的研究，结果发现通过使含有上述Si的非晶质碳膜进一步含有氧，从而发挥与设置于其上的由与非晶质碳膜的表面的羟基发生缩合反应的材料构成的层的更高的密合性。本专利技术是基于上述见解而完成的。根据本专利技术的一种实施方式，可提供在设置于基材上的由非晶质碳膜构成的层的表面将由与该膜的表面的羟基发生缩合反应的材料构成的层进行固定的固定化方法。在这种实施方式中，通过使上述由非晶质碳膜构成的层含有Si和0，从而提高与上述由与羟基发生缩合反应的材料构成的层的密合耐久性及结合状态的均匀性。根据本专利技术的一种实施方式，其中，与羟基发生缩合反应的材料为疏水性、或疏水/疏油性材料。根据本专利技术的其他的实施方式，与羟基发生缩合反应的材料为氟系硅烷偶联齐U。根据本专利技术的一种实施方式，由非晶质碳膜构成的层包含二层以上的层，且至少其最上层含有Si和O。本专利技术的一种实施方式所述的层叠体至少依次设置有基材、设置于该基材上的一面侧的由非晶质碳膜构成的层、以及由与该膜的表面的羟基发生缩合反应的材料构成的层而构成，该由非晶质碳膜构成的层含有Si和O。专利技术效果根据本专利技术的一种实施方式所述的方法，含有Si和O的非晶质碳(本说明书中有时也称为“a-C:H:Si:0”。)膜与固定于其上的由与非晶质碳膜上的羟基发生缩合反应的材料构成的层具有高保持力，因此，可将在本专利技术的一种实施方式中得到的a-C:H:Si:0膜用作已稳定了的底涂层。另外，在本专利技术的一种实施方式所述的方法中，在使用氟系硅烷偶联剂作为与非晶质碳膜上的羟基发生缩合反应的材料时，可对a-C:H: Si : O膜赋予疏水/疏油性、耐摩耗性、耐药品性、低摩擦性、非胶粘性等高功能。进而，即使在作为硅烷偶联剂的功能降低了的情况下，由于可再次形成含有硅烷偶联剂的层，因此能够反复使用。附图说明图I是表示实施例I的非晶质碳膜的FT-IR光谱的图。图2是表示实施例2的非晶质碳膜的FT-IR光谱的图。图3是表示实施例3的非晶质碳膜的FT-IR光谱的图。图4是表示比较例2的非晶质碳膜的FT-IR光谱的图。图5是表示在实施例I的非晶质碳膜上形成的由氟系硅烷偶联剂构成的层的样品的、超声波清洗5分钟后的接触角㈧以及8小时后的接触角⑶的测定结果的图。图6是表示在实施例2的非晶质碳膜上形成的由氟系硅烷偶联剂构成的层的样品的、超声波清洗5分钟后的接触角㈧以及8小时后的接触角⑶测定结果的图。图7是表示在实施例3的非晶质碳膜上形成的由氟系硅烷偶联剂构成的层的样品的、超声波清洗5分钟后的接触角㈧以及8小时后的接触角⑶的测定结果图。图8是表示在比较例I的非晶质碳膜上形成的由氟系硅烷偶联剂构成的层的样品的、超声波清洗5分钟后的接触角㈧以及8小时后的接触角⑶的测定结果的图。图9是表示在比较例2的非晶质碳膜上形成的由氟系硅烷偶联剂构成的层的样品的、超声波清洗5分钟后的接触角㈧以及8小时后的接触角⑶的测定结果的图。图10是表示实施例与比较例的各测试样品的挤压次数与接触角的平均值的关系 的图。具体实施例方式本专利技术为在设置于基材上的由非晶质碳膜构成的层的表面将由与该膜的表面的羟基发生缩合反应的材料构成的层进行固定的方法，通过使上述由非晶质碳膜构成的层含有Si和0，从而提高由与上述羟基发生缩合反应的材料构成的层的密合耐久性及结合状态的均匀性。通过使设置于基材上的非晶质碳膜含有Si和O而作为该非晶质碳膜，从而可提高与非晶质碳膜的表面的羟基发生缩合反应的材料之间的密合力。在本专利技术中，与非晶质碳膜的表面的羟基发生缩合反应的材料为具有硅醇基、或乙氧基、甲氧基等烷氧基等水解基团的材料，并且所述材料为上述水解基团与上述非晶质碳膜的表面的羟基发生缩合反应而结合的材料。具体而言，作为硅醇基的例子，可举出硅烷偶联剂，作为烷氧基的例子，可举出金属醇盐等。特别是通过使用氟系硅烷偶联剂作为与该非晶质碳膜的表面的羟基发生缩合反应的材料，从而可对非晶质碳膜赋予疏水/疏油性、耐摩耗性、耐药品性、低摩擦性、非胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：涩泽邦彦，佐藤刚，
申请(专利权)人：太阳化学工业株式会社，
类型：
国别省市：