二酸化炭素、メタンと金属から無公害の硬質膜被覆技術を開発

摘要

硬質皮膜材料として知られている金属オキシカーバイドは、金属と酸素および炭素からなる化合物である。 1960年代に相ご欠いで発見されたクロムオキシカーバイド、モリブデンオキシカーバイドおよびタングステンオキシカーバイドの被覆材は非常に硬く、その硬さは代表的硬質膜の窒化チタンを上回る。 特に、クロムオキシカーバイドの被覆材は硫酸、塩酸などの強酸中でクロムやステンレス鋼などの耐食性金属材料より遥かに優れた耐食性および防食性を示すことが知られており、金属オキシカーバイドはハードコーティング材料として非常に有望とみなされている。 しかしながら、これらの金属オキシカーバイドは重金属の有機化合物である金属ヘキサカルボニルを原料として得られるため、原料が有害で高価であること、反応容器内の汚染対策が必要などの理由から、これまで実用化もされず普及もしていない（図1）。 そこで、金属ヘキサカルボニルの分解によらず、無害で価格の安い材料を用いて金属と酸素、炭素を化学反応させて合成できたら、金属オキシカーバイドは実用的なハードコーティングとして広く普及する可能性がある。われわれはこのような観点から、反応性スパッタリング法を用いて、金属と二酸化炭素およびメタンを原料として、金属オキシカーバイド被膜の合成実験を行っている。