DE112019002603T5

DE112019002603T5 - Verschleißbeständiger Beschichtungsfilm, verschleißbeständiges Element, Verfahren zur Herstellung von verschleißbeständigem Beschichtungsfilm und Gleitmechanismus

Info

Publication number: DE112019002603T5
Application number: DE112019002603.8T
Authority: DE
Inventors: Masafumi Hojo; Takashi Nakamura; Takuya Kawawaki; Ryosuke Nakamura; Mitsuhiko Terashita
Original assignee: Teikoku Ion Co Ltd
Current assignee: Teikoku Ion Co Ltd
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2021-03-18
Also published as: US11318706B2; WO2019225624A1; JP6614625B2; US20210206138A1; KR20210008872A; JP2019203196A; CN112189062A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt einen verschleißbeständigen Beschichtungsfilm, der, selbst wenn er wiederholtem Verschleiß ausgesetzt wird, über eine lange Zeitspanne eine hohe Verschleißbeständigkeit aufrechterhalten kann, und ein Verfahren zur Herstellung des Films ebenso wie eine verschleißbeständige Komponente bereit.Der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 der vorliegenden Erfindung weist eine metallisierte Schicht 11, Klumpenteile 2 und eine Beschichtungsschicht 13 auf. Die metallisierte Schicht 11 und die Beschichtungsschicht 13 werden in dieser Reihenfolge laminiert, und jeder der Klumpenteile 2 wird aus einem einzigen Partikel 12 und/oder einer Anordnung von Partikeln 12 ausgebildet. Die Klumpenteile 2 werden von der metallisierten Schicht 11 gehalten und sind derart angeordnet, dass sie von der metallisierten Schicht 11 vorstehen. Die Beschichtungsschicht 13 ist ausgebildet, um die Oberfläche der metallisierten Schicht 11 zu beschichten, die Klumpenteile 2 haben flache Abschnitte 18 und die flachen Abschnitte 18 sind auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 angeordnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen verschleißbeständigen Beschichtungsfilm, eine verschleißbeständige Komponente, ein Verfahren zur Herstellung des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms und einen Gleitmechanismus.
Hintergrundtechnik
Es besteht eine Nachfrage dafür, verschiedenen Maschinenteilen, Werkzeugen, Formkomponenten und Ähnlichem eine hohe Verschleißbeständigkeit zu verleihen, und verschiedene Technologien wurden untersucht. Insbesondere in den letzten Jahren wurde die Verschleißbeständigkeit verschiedener Teile verbessert, indem durch Metallisieren etc. ein Beschichtungsfilm mit hervorragender Verschleißbeständigkeit auf der Oberfläche einer Komponente ausgebildet wurde.
Zum Beispiel schlägt die Patentliteratur 1 ein Verfahren zur Erhöhung der Verschleißbeständigkeit durch Ausbilden eines Beschichtungsfilms auf einer Komponente vor, die unter Verwendung einer zusammengesetzten Metallisierungslösung, die Molybdändisulfid enthält, metallisiert werden soll. Ferner wird in der Patentliteratur 2 ein Beschichtungsfilm, der Polyethylenfluorethylen (PTFE) und Ni enthält, auf einer Gleitkomponente ausgebildet, um dadurch die Verschleißbeständigkeit zu verbessern und die Gleitleistung aufrecht zu erhalten.
Referenzliste
Patentliteratur

PTL 1 : JP 2007-332454 A
PTL 2: JP 2015-092009 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Herkömmliche verschleißbeständige Beschichtungsfilme können die Verschleißbeständigkeit verschiedener Komponenten zuverlässig verbessern; wenn die Beschichtungsfilme jedoch über eine lange Zeitspanne wiederholtem Verschleiß ausgesetzt sind, besteht ein Problem, dass Phänomene, wie etwa Kratzen und eine Verschlechterung der Beschichtungsfilme allmählich fortschreiten und dass die Haltbarkeit der Beschichtungsfilme schlecht wird. In Bezug auf die Verschleißbeständigkeit verschiedener Komponenten besteht ein Bedarf an verschleißbeständigen Beschichtungsfilmen, die, auch wenn die Beschichtungsfilme wiederholtem Verschleiß ausgesetzt werden, über eine lange Zeitspanne eine hohe Verschleißbeständigkeit aufrechterhalten können; das herkömmliche Verfahren hat jedoch Probleme mit der Haltbarkeit, und somit ist eine weitere Verbesserung erwünscht.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des Vorstehenden gemacht und sie zielt darauf ab, einen verschleißbeständigen Beschichtungsfilm, der, auch wenn er wiederholtem Verschleiß ausgesetzt wird, eine höhere Verschleißbeständigkeit aufrechterhalten kann, und ein Verfahren zur Herstellung des Films ebenso wie eine verschleißbeständige Komponente bereitzustellen.
Lösung des Problems
Die gegenwärtigen Erfinder führten ausgedehnte Forschungen durch, um die vorstehende Aufgabe zu lösen. Als ein Ergebnis fanden sie heraus, dass die Aufgabe gelöst werden kann, indem in einen verschleißbeständigen Beschichtungsfilm partikelenthaltende Klumpenteile eingearbeitet werden und flache Abschnitte in den Klumpenteilen ausgebildet werden. Die vorliegende Erfindung wurde auf diese Weise bewerkstelligt.
Insbesondere umfasst die vorliegende Erfindung den in den folgenden Punkten beschriebenen Gegenstand.
Punkt 1
Ein verschleißbeständiger Beschichtungsfilm, der eine metallisierte Schicht, Klumpenteile und eine Beschichtungsschicht aufweist, wobei
die metallisierte Schicht und die Beschichtungsschicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, wobei jeder der Klumpenteile aus einem einzigen Partikel und/oder einer Anordnung bzw. einem Aggregat von Partikeln ausgebildet ist,
die Klumpenteile von der metallisierten Schicht gehalten werden und derart angeordnet sind, dass sie von der metallisierten Schicht vorstehen,
die Beschichtungsschicht ausgebildet ist, um die Oberfläche der metallisierten Schicht zu beschichten, die Klumpenteile flache Abschnitte haben und die flachen Abschnitte auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Beschichtungsschicht angeordnet sind.
Punkt 2
Der verschleißbeständige Beschichtungsfilm nach Punkt 1, wobei die Klumpenteile in vorgegebenen Abständen angeordnet sind.
Punkt 3
Der verschleißbeständige Beschichtungsfilm nach Punkt 1 oder 2, wobei das Partikel wenigstens ein Element umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Diamantpartikeln, Kohlenstoffpartikeln, Polytetrafluorethylenpartikeln und Molybdändisulfidpartikeln besteht.
Punkt 4
Der verschleißbeständige Beschichtungsfilm nach einem der Punkte 1 bis 3, wobei die Beschichtungsschicht wenigstens ein Element umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Chrom, Silber, Polytetrafluorethylen-Nickel-Zusammensetzungen, Nickel, Nickelphosphor, Zinn und Kupfer besteht.
Punkt 5
Eine verschleißbeständige Komponente, die den verschleißbeständigen Beschichtungsfilm nach einem der Punkte 1 bis 4 und ein Basismaterial aufweist,
wobei
das Basismaterial mit dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm beschichtet ist und der verschleißbeständige Beschichtungsfilm auf der Seite der metallisierten Schicht an dem Basismaterial haftet.
Punkt 6
Verfahren zur Herstellung des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms nach einem der Punkte 1 bis 4, das die folgenden Schritte in dieser Reihenfolge aufweist:

Herstellen von Löchern zur Anordnung der Klumpenteile auf dem Basismaterial;
Anordnen der Klumpenteile in den Löchern;
Durchführen einer ersten Metallisierungsbehandlung, um die metallisierte Schicht auszubilden; und
Durchführen einer zweiten Metallisierungsbehandlung, um die Beschichtungsschicht auf der metallisierten Schicht auszubilden.

Punkt 7
Gleitmechanismus, der eine erste Gleitkomponente und eine zweite Gleitkomponente aufweist, wobei
die erste Gleitkomponente die verschleißbeständige Komponente nach Punkt 5 ist.
Punkt 8
Der Gleitmechanismus nach Punkt 7, wobei
die zweite Gleitkomponente eine Gleitoberfläche, die mit einer Hartmetallschicht beschichtet ist, und Rillen, die auf der Oberfläche der Hartmetallschicht ausgebildet sind, hat.
Punkt 9
Der Gleitmechanismus nach Punkt 8, wobei die Rillen eine Tiefe von 5 bis 50 µm haben.
Punkt 10
Der Gleitmechanismus nach Punkt 8 oder 9, wobei die Hartmetallschicht Chrom aufweist.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Der verschleißbeständige Beschichtungsfilm der vorliegenden Erfindung hat eine hohe Verschleißbeständigkeit. Insbesondere kann der verschleißbeständige Beschichtungsfilm der vorliegenden Erfindung selbst, wenn er wiederholtem Verschleiß ausgesetzt ist, über eine lange Zeitspanne eine hohe Verschleißbeständigkeit aufrechterhalten.
Figurenliste

1(a) ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel für eine verschleißbeständige Komponente zeigt, die den verschleißbeständigen Beschichtungsfilm der vorliegenden Erfindung aufweist. 1(b) ist eine Querschnittansicht, die ein anderes Beispiel für eine verschleißbeständige Komponente zeigt, die den verschleißbeständigen Beschichtungsfilm der vorliegenden Erfindung aufweist.
2 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für eine verschleißbeständige Komponente zeigt, die den verschleißbeständigen Beschichtungsfilm der vorliegenden Erfindung aufweist.
3 ist eine schematische Ansicht, welche die Zwischenraumneigung der auf dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm ausgebildeten Klumpenteile zeigt.
4 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms der vorliegenden Erfindung erklärt.
5 ist ein planares Bild der verschleißbeständigen Komponente, das durch mikroskopische Beobachtung in dem Beispiel 1 gewonnen wurde.
6 zeigt die Ergebnisse der Verschleißbeständigkeitsprüfung. 6(a) zeigt die Messergebnisse der Verschleißtiefe und 6(b) zeigt die Messergebnisse des Reibungskoeffizienten.
7 zeigt schematische Diagramme, welche die Umrisse der ersten Gleitkomponenten in den Gleitmechanismen darstellen, die in den Beispielen 2 bis 5 gewonnen wurden. 7(a) zeigt die erste Gleitkomponente der Beispiele 2 oder 4 und 7(b) zeigt die erste Gleitkomponente der Beispiele 3 oder 5.
8 zeigt die Reibungs- und Verschleißprüfungsergebnisse der Gleitmechanismen der Beispiele 2 und 3 und der Vergleichsbeispiele 2 und 3 in einer Ölumgebung.
9 zeigt die Reibungs- und Verschleißprüfungsergebnisse der Gleitmechanismen der Beispiele 2 und 3 und der Vergleichsbeispiele 2 und 3 in einer trockenen Umgebung.
10 zeigt die Reibungs- und Verschleißprüfungsergebnisse der Gleitmechanismen der Beispiele 4 und 5 und der Vergleichsbeispiele 4 und 5 in einer Ölumgebung.
11 zeigt die Reibungs- und Verschleißprüfungsergebnisse der Gleitmechanismen der Beispiele 4 und 5 und der Vergleichsbeispiele 4 und 5 in einer trockenen Umgebung.
12(a) zeigt ein vergrößertes REM-Bild der Oberfläche der zweiten Gleitkomponente, die nach der Prüfung unter trockenen Bedingungen in dem Beispiel 3 gewonnen wurde, und 12(b) zeigt ein Abbildungsbild von Kohlenstoffelementen in dem Bild von 12(a).
13 zeigt die Ergebnisse der Reibungs- und Verschleißprüfungen der Gleitmechanismen der Beispiele 2 und 3 und der Vergleichsbeispiele 2 und 3, die bis zu 60 Stunden lang unter einer Last von 150 N und einer Drehzahl von 300 U/Min in einer Ölumgebung durchgeführt wurden.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Detail beschrieben.
Verschleißbeständiger Beschichtungsfilm
1(a) und (b) sind schematische Querschnittansichten, die jeweils ein Beispiel für eine verschleißbeständige Komponente 30 zeigen, die den verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 gemäß dieser Ausführungsform aufweist. Die verschleißbeständige Komponente 30 umfasst den verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 und ein Basismaterial 20.
Der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 gemäß dieser Ausführungsform umfasst eine metallisierte Schicht 11, Klumpenteile 2 und eine Beschichtungsschicht 13. Die metallisierte Schicht 11 und die Beschichtungsschicht 13 sind in dieser Reihenfolge laminiert.
Wie in 1 gezeigt, ist in dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 gemäß dieser Ausführungsform jeder der Klumpenteile 2 aus einem einzigen Partikel 12 und/oder einer Anordnung von Partikeln 12 ausgebildet. Die Klumpenteile 2 werden von der metallisierten Schicht 11 gehalten und sind derart bereitgestellt, dass sie von der metallisierten Schicht 11 vorstehen. Die Beschichtungsschicht 13 ist derart ausgebildet, dass sie die Oberfläche der metallisierten Schicht 11 beschichtet. Die Klumpenteile 2 haben flache Abschnitte 18 und die flachen Abschnitte 18 sind auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Beschichtungsschicht angeordnet.
Metallisierte Schicht
In dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 gemäß dieser Ausführungsform ist die metallisierte Schicht 11 eine Schicht, die durch eine Metallisierungsbehandlung ausgebildet wird. Die metallisierte Schicht 11 ist eine Schicht, die zum Beispiel durch Galvanisieren, stromloses Metallisieren oder ähnliche Verfahren ausgebildet wird.
Die metallisierte Schicht 11 ist eine Schicht mit der Rolle, die Partikel 12 in dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 zu halten. Die metallisierte Schicht 11 wird derart bereitgestellt, dass sie die Partikel 12 nicht überdeckt.
Beispiele für die metallisierte Schicht 11 umfassen metallisierte Schichten aus verschiedenen Metallen. Das Metall, das die metallisierte Schicht 11 bildet, ist nicht speziell beschränkt. Beispiele für Metalle umfassen Nickel, Nickel-Phosphor-Zusammensetzungen, Zink, Kobalt, Zinn, Kupfer und Silber. Die Nickel-Phosphor-Zusammensetzung kann eine Mischung oder eine Legierung aus Nickel und Phosphor sein.
Es können ein oder mehrere Metalle verwendet werden, um die metallisierte Schicht 11 zu bilden. Das Metall, das die metallisierte Schicht 11 bildet, kann auch eine Legierung sein. Alternativ kann das Metall, das die metallisierte Schicht 11 bildet, ein Oxid, Nitrid, Sulfid oder Ähnliches sein. Neben oder anstelle des Metalls können andere Elemente (z.B. nicht metallische Elemente, wie etwa Phosphor und Bor) als Bestandteilelemente für die metallisierte Schicht 11 verwendet werden.
Außer den Vorstehenden kann die metallisierte Schicht 11 eine zusammengesetzte Metallisierung sein, in der die Metallisierung aus einem Metall, wie etwa Nickel, die als eine Basis verwendet wird, mit Fluorharz (PTFE), Glimmer, Aluminiumoxid (Al₂O₃), Bornitrid (BN), Siliziumkarbid (SiC), Molybdändisulfid (MoS₂), Wolframdisulfid (WS₂), Siliziumdioxid (SiO₂) oder Ähnlichen kombiniert wird.
Beispiele für die metallisierte Schicht 11 umfassen eine Schicht, die mit Hartnickel metallisiert ist (stromlos vernickelte Schicht), und eine stromlos Nickel-Phosphor-metallisierte zusammengesetzte metallisierte Schicht, die beide durch eine stromlose Metallisierungsbehandlung ausgebildet werden. Wenn die metallisierte Schicht 11 eine stromlos Nickel-Phosphor-metallisierte zusammengesetzte metallisierte Schicht ist, können die Härte und Korrosionsbeständigkeit der metallisierten Schicht 11 durch die Wirkung von gemeinsam abgeschiedenem Phosphor erhöht werden. Die mit Hartnickel metallisierte Schicht bezieht sich auf eine vernickelte Schicht mit einem Hv von 200 bis 550 (bevorzugt 310 bis 500). Beispiele für die metallisierte Schicht 11 umfassen eine Hartnickelschicht, die durch Zusetzen eines Zusatzstoffes, wie etwa Saccharin oder Butindiol, und Durchführen einer Galvanisierung ausgebildet wird. Wenn die mit Hartnickel metallisierte Schicht als die metallisierte Schicht 11 verwendet wird, wird in die metallisierte Schicht 11 ein bekanntes Aufhellungsmittel aufgenommen, wodurch auf diese Weise ein harter Beschichtungsfilm mit einem Hv von 300 bis 550 ausgebildet wird.
Die Dicke der metallisierten Schicht 11 ist nicht speziell beschränkt und kann eine Dicke in einem derartigen Bereich sein, dass die Partikel 12 fixiert werden können. Zum Beispiel kann die Dicke der metallisierten Schicht 11 0,1 µm bis 1 mm, bevorzugt 1 bis 100 µm und insbesondere bevorzugt 1 bis 10 µm betragen.
Die metallisierte Schicht 11 kann eine laminierte Struktur haben. Zum Beispiel kann die metallisierte Schicht 11 eine laminierte Struktur mit einer ersten Schicht zum vorübergehenden Fixieren der Klumpenteile 2 und eine zweite Schicht zum festeren Fixieren der Partikel haben. Die erste Schicht hat eine Dicke von zum Beispiel 1 bis 10 µm. Die zweite Schicht hat eine Dicke von zum Beispiel 1/4 bis 3/4 des mittleren Durchmessers des nachstehend beschriebenen Klumpenteils 2. Der Durchmesser des Klumpenteils 2 bezieht sich auf den Durchmesser, wenn der Klumpenteil 2 als eine Kugel angenommen wird. Der Durchmesser des Klumpenteils 2 ist das arithmetische Mittel der äquivalenten Kreisdurchmesser von zehn Klumpenteilen 2, die unter Verwendung eines durch direkte Beobachtung mit einem Mikroskop gewonnen Bilds zufällig ausgewählt werden.
Wenn die metallisierte Schicht 11 eine laminierte Struktur hat, kann die erste Schicht eine durch Galvanisieren ausgebildete Schicht sein und die zweite Schicht kann eine durch stromloses Metallisieren ausgebildete Schicht sein. In diesem Fall kann zum Beispiel die zweite Schicht oder die erste Schicht auf der Seite der Beschichtungsschicht 13 angeordnet werden.
Das Verfahren zur Ausbildung der metallisierten Schicht 11 ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel kann die metallisierte Schicht 11 mit verschiedenen bekannten Verfahren ausgebildet werden. Beispiele für das Verfahren zum Ausbilden der metallisierten Schicht 11 umfassen Galvanisieren, stromloses Metallisieren, Schmelztauchmetallisieren, Dampfphasenmetallisieren und Ähnliche. Die Metallisierungsbehandlung kann entweder kontinuierlich oder chargenweise durchgeführt werden.
Klumpenteil
In dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 gemäß dieser Ausführungsform sind mehrere Klumpenteile 2 bereitgestellt, und jeder Klumpenteil 2 ist derart bereitgestellt, dass er über die Oberfläche der metallisierten Schicht 11 vorsteht. Die Klumpenteile 2 können als ein Stützpfeiler in Richtung der Dickenrichtung des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 dienen und eine Funktion zur Aufrechterhaltung der Verschleißbeständigkeit des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 über eine lange Zeitspanne haben.
Wie in 1(a) und (b) gezeigt, ist jeder der Klumpenteile 2 aus einem einzigen Partikel 12 und/oder einer Anordnung von Partikeln 12 ausgebildet. Insbesondere kann es eine Ausführungsform geben, in der jeder der Klumpenteile 2 aus einem einzigen Partikel 12 (siehe 1 (a)) ausgebildet ist, eine Ausführungsform, in der jeder der Klumpenteile 2 aus einer Anordnung von Partikeln 12 (siehe 1(b)) ausgebildet ist, und eine Ausführungsform, die sowohl Klumpenteile 2, von denen jeder aus einem einzigen Partikel 12 ausgebildet ist, als auch die Klumpenteile 2, von denen jeder aus einer Anordnung von Partikeln 12 ausgebildet ist, umfasst.
Die Art von in den Klumpenteilen 2 enthaltenen Partikeln 12 ist nicht besonders beschränkt. Bekannte Materialien können als die Partikel 12 verwendet werden. Beispiele umfassen Diamantpartikel, Kohlenstoffpartikel, Polytetrafluorethylenpartikel, Molybdändisulfidpartikel, Zirkonoxidpartikel, CBN-Partikel, Aluminiumoxidpartikel, Siliziumoxidpartikel, Siliziumkarbidpartikel, Borkarbidpartikel und anorganische Materialien, die als Schleifkörner verwendet werden können, wie etwa Schleifmaterialien. Da die Verschleißbeständigkeit des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 leichter verbessert wird, umfassen die Partikel 12 von diesen bevorzugt wenigstens ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Diamantpartikeln, Kohlenstoffpartikeln Polytetrafluorethylenpartikeln und Molybdändisulfidpartikeln besteht. Die Partikel 12 können aus einer Art von Partikeln oder zwei oder mehr verschiedenen Arten von Partikeln ausgebildet werden. Als die Partikel 12 können verschiedene im Handel erhältliche Partikel verwendet werden.
Die Partikel 12 können Löcher haben. Wenn der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 in diesem Fall in Öl imprägniert wird, dringt das Öl auch in die Löcher der Partikel 12 ein und auf diese Weise können die Ölhalteeigenschaften gezeigt werden.
Die Form der Partikel 12 ist nicht speziell beschränkt. Die Partikel 12 sollten nicht kugelförmig sein, sondern haben bevorzugt eine verzerrte Form, wie etwa eine Form mit einer konvexen Oberfläche, da die Partikel 12 mit einer derartigen Form leicht durch die metallisierte Schicht 11 gehalten werden.
Wenn der Klumpenteil 2, wie in 1(b) gezeigt, aus einer Anordnung von Partikeln 12 ausgebildet wird, wird die Anordnung von Partikeln 12 durch Zusammenfügen mehrerer Partikel 12 gebildet. Wenn der Klumpenteil 2 aus einer Anordnung von Partikeln 12 ausgebildet wird, ist die Art von Partikeln 12, welche die Anordnung bilden, die gleiche wie die Art der Partikel 12, die verwendet werden, wenn der Klumpenteil 2 aus einem einzigen Partikel gebildet wird.
Die Größe der Partikel 12 ist nicht speziell beschränkt. Wenn der Klumpenteil 2 zum Beispiel aus einem einzigen Partikel ausgebildet wird, wird das Partikel 12 als eine Kugel betrachtet und hat einen Durchmesser, der größer als die Dicke der metallisierten Schicht 11 ist. Insbesondere kann das Partikel 12, das als eine Kugel betrachtet wird, einen mittleren Durchmesser von 0,5 bis 200 µm, bevorzugt 1 bis 100 µm und besser 10 bis 50 µm, haben. Wenn das Partikel 12 zum Beispiel ein Diamantpartikel ist, ist sein mittlerer Durchmesser bevorzugt 10 bis 100 µm. Wenn der Klumpenteil 2 aus einem einzigen Partikel ausgebildet ist, entspricht der mittlere Durchmesser des Partikels 12 dem mittleren Durchmesser des Klumpenteils 2.
Wenn der Klumpenteil 2 aus einer Anordnung von Partikeln 12 ausgebildet wird, kann die Anordnung als eine Kugel betrachtet werden und einen mittleren Durchmesser von 0,5 bis 200 µm, bevorzugt 1 bis 100 µm und besser 10 bis 50 µm, haben. Die Partikel 12, welche die Anordnung bilden, können derart geeignet festgelegt werden, dass die Größe der Anordnung innerhalb der vorstehenden Bereiche ist. Wenn die Partikel 12 zum Beispiel Diamantpartikel sind, ist ihr mittlerer Durchmesser bevorzugt 10 bis 100 µm. Wenn der Klumpenteil 2 aus einer Anordnung von Partikeln 12 ausgebildet wird, entspricht der mittlere Durchmesser der Anordnung dem mittleren Durchmesser des Klumpenteils 2.
Wenn der Klumpenteil 2 aus der Anordnung von Partikeln 12 ausgebildet wird, umfasst der Klumpenteil 2 bevorzugt 2 bis 10 Partikel 12, besser 2 bis 8 Partikel 12 und sogar noch besser 3 bis 6 Partikel 12 und insbesondere bevorzugt 3 bis 5 Partikel 12. Der Klumpenteil 2, der aus der Anordnung von Partikeln 12 ausgebildet ist, kann eine Verringerung der Verschleißbeständigkeit selbst dann verhindern, wenn einige der Partikel 12 während des Verschleißes herausfallen.
In dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 gemäß dieser Ausführungsform wird der Teil jedes der Klumpenteile 2 durch die metallisierte Schicht 11 gehalten.
Die Menge des Klumpenteils 2 in dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 ist nicht speziell beschränkt. Wenn die Klumpenteile 2 zum Beispiel relativ zu dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 mit 10 bis 90 Volumen-% enthalten sind, kann die Wirkung der vorliegenden Erfindung deutlich gezeigt werden. Der von den Klumpenteilen 2 auf der Oberfläche des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 gemäß dieser Ausführungsform belegte Flächenanteil ist bevorzugt 5 bis 70%.
Jeder Klumpenteil 2 wird in einer derartigen Weise bereitgestellt, dass der Teil des Klumpenteils von der Oberfläche der metallisierten Schicht 11 vorsteht. Zum Beispiel kann der Klumpenteil 2 um mehr als die Hälfte der Gesamtdicke über die Oberfläche der metallisierten Schicht 11 in Richtung der Seite der Beschichtungsschicht 13 vorstehen.
Wie nachstehend beschrieben, sind in den Klumpenteilen 2 flache Abschnitte 18 ausgebildet. Die flachen Abschnitte 18 sind in dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 gemäß dieser Ausführungsform auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 ausgebildet. Details werden in dem nachstehenden Abschnitt „Flacher Abschnitt“ erklärt.
Beschichtungsschicht
Die Beschichtungsschicht 13 ist eine Schicht, die derart ausgebildet ist, dass sie wenigstens die Oberfläche der metallisierten Schicht 11 in dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 bedeckt. Die Beschichtungsschicht 13 ist auf der oberen Oberfläche des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 positioniert und kann Verschleißbeständigkeit und Gleitfähigkeit mit dem Basismaterial 20 etc. bereitstellen.
Die Beschichtungsschicht 13 kann aus einem bekannten Material mit Verschleißbeständigkeit ausgebildet werden. Beispiele für die Beschichtungsschicht 13 umfassen Beschichtungsfilme, die aus verschiedenen Materialien, wie etwa Harzen und Metallen, ausgebildet sind.
Beispiele für Harze umfassen Harze auf Fluorbasis. Beispiele für Harze auf Fluorbasis umfassen Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymere, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylene-Copolymere, Polychlorotrifluorethylen und Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymere. Die Harze auf Fluorbasis können die Form von Partikeln haben. Es können ein oder mehrere Harze auf Fluorbasis enthalten sein.
Beispiele für Metalle umfassen Nickel, Chrom, Kupfer, Zinn, Silber, Titan, Eisen und Molybdän. Ein oder mehrere Metalle können enthalten sein. Das Metall, das die Beschichtungsschicht 13 bildet, kann eine Legierung sein. Alternativ kann das Metall, das die Beschichtungsschicht 13 bildet, ein Oxid, ein Nitrid, ein Sulfid oder Ähnliches sein. Ferner kann die Beschichtungsschicht 13 neben oder anstelle des Metalls aus anderen Elementen (z.B. nicht metallischen Elementen, wie etwa Phosphor und Bor) zusammengesetzt sein.
Die Beschichtungsschicht 13 kann auch sowohl Harz als auch Metall umfassen. Wenn die Beschichtungsschicht 13 sowohl Harz als auch Metall umfasst, ist ihr Mischverhältnis nicht speziell beschränkt. Das Harz und das Metall können in einem passenden Mischverhältnis gemischt werden, um die gewünschte Verschleißbeständigkeit zu erreichen.
Die Beschichtungsschicht 13 umfasst bevorzugt wenigstens ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Chrom, Silber, Polytetrafluorethylen-Nickel-Zusammensetzungen, Nickel, Zinn und Kupfer besteht. In diesem Fall wird die Verschleißbeständigkeit des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 leichter verbessert. Beispiele für Polytetrafluorethylen-Nickel-Zusammensetzungen umfassen eine Mischung, die Polytetrafluorethylen und Nickel enthält, oder eine Mischung, die aus Polytetrafluorethylen und Nickel besteht.
Die Beschichtungsschicht 13 kann nur aus einer Materialart oder zwei oder mehr verschiedenen Materialarten ausgebildet sein.
Das Verfahren zur Ausbildung der Beschichtungsschicht 13 ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel kann ein bekanntes Verfahren zum Ausbilden eines Beschichtungsfilms verwendet werden. Insbesondere kann die Beschichtungsschicht 13 durch ein Metallisierungsbehandlungsverfahren, wie etwa Galvanisieren, stromloses Metallisieren, Schmelztauchmetallisieren oder Gasphasenmetallisieren, oder durch vielfältige andere Verfahren, wie etwa Beschichten oder Sputtern, ausgebildet werden. Das Metallisierungsbehandlungsverfahren kann entweder kontinuierlich oder chargenweise durchgeführt werden. Die Beschichtungsschicht 13 wird bevorzugt durch eine stromlose Metallisierungsbehandlung ausgebildet.
In dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 gemäß dieser Ausführungsform ist die Beschichtungsschicht 13 derart ausgebildet, dass die flachen Abschnitte 18 der Klumpenteile 2, wie nachstehend beschrieben, auf der Oberfläche freiliegen.
Die Dicke der Beschichtungsschicht 13 ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel kann die Dicke der Beschichtungsschicht 13 wenigstens 1 µm sein. Die Obergrenze für die Dicke der Beschichtungsschicht 13 kann gemäß der Dicke der metallisierten Schicht 11 geeignet bestimmt werden und kann auf eine Dicke in einem derartigen Bereich eingestellt werden, dass die Beschichtungsschicht 13 alle die freiliegenden Abschnitte der Partikel 12 bedecken kann.
Flacher Abschnitt
Wie in 1 gezeigt, sind die flachen Abschnitte 18 in den Klumpenteilen 2 ausgebildet und sind auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 angeordnet. Insbesondere, wenn der Klumpenteil 2 aus einem einzigen Partikel 12 ausgebildet wird, wird ein flacher Abschnitt 18 in dem einzigen Partikel 12 ausgebildet, und der flache Abschnitt 18 wird auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 angeordnet (siehe 1(a)). Wenn der Klumpenteil 2 aus einer Anordnung von Partikeln 12 ausgebildet wird, wird in der Anordnung ein flacher Abschnitt 18 ausgebildet, und der flache Abschnitt 18 wird auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 angeordnet (siehe 1 (b)).
In der vorliegenden Erfindung bedeutet der flache Abschnitt 18, der auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 angeordnet ist, dass die Vorsprunghöhe des flachen Abschnitts 18 relativ zu der Beschichtungsschicht 13 3 µm oder weniger, bevorzugt 1 µm oder weniger und insbesondere bevorzugt 0,1 µm oder weniger beträgt, wenn der Querschnitt des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 durch REM beobachtet wird.
Das Verfahren zur Ausbildung des flachen Abschnitts 18 in dem Klumpenteil 2 ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel wird der Klumpenteil 2 zusammen mit der Beschichtungsschicht 13 nachgeschnitten, indem die Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 geschliffen wird, wodurch der flache Abschnitt 18 in dem Klumpenteil 2 ausgebildet wird.
Da die flachen Abschnitte 18 in den Klumpenteilen 2 ausgebildet werden und die flachen Abschnitte 18 auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 angeordnet werden, hat der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 eine verbesserte Verschleißbeständigkeit und hervorragende Haltbarkeit und kann leicht einen Schaden an einer verschleißenden Komponente verhindern. Ferner können die flachen Abschnitte 18 einem Abschrägungsverfahren unterzogen werden, um an den Ecken der flachen Abschnitte 18 Rs zu bilden. Dies erleichtert die Verhinderung eines Schadens an einer Komponente, die verschlissen werden soll, weiter.
Die von dem flachen Abschnitt belegte Fläche ist relativ zu der von einem Klumpenteil 2 belegten Fläche bevorzugt 1 bis 50%. In diesem Fall erreicht der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 eine weiter verbesserte Verschleißbeständigkeit und eine merklich hohe Haltbarkeit und kann leicht einen Schaden an einer verschleißenden Komponente verhindern.
Andere Strukturen und Wirkungen des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms
In einer Ausführungsform des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 gemäß dieser Ausführungsform können die Klumpenteile 2 in vorgegebenen Abständen oder unregelmäßigen Abständen angeordnet werden. Mit anderen Worten können die Klumpenteile 2 regelmäßig oder zufällig bereitgestellt werden.
Wenn die Klumpenteile 2 regelmäßig bereitgestellt werden, werden die Klumpenteile 2 über der gesamten Oberfläche des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 angeordnet, wobei die benachbarten Klumpenteile 2 in einem spezifischen Abstand bereitgestellt werden.
2 ist eine Draufsicht des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10. Um jedoch die Anordnung der Klumpenteile 2 zu spezifizieren, wird die Beschichtungsschicht 13 in der Draufsicht des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 in 2 weggelassen. Jeder der in 2 gezeigten Klumpenteile ist aus der Anordnung von Partikeln 12 ausgebildet.
Wie in 2 gezeigt, können die Klumpenteile 2 in dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 derart angeordnet werden, dass alle die Abstände zwischen den Klumpenteilen 2 gleichmäßig beabstandet sind. In dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 der vorliegenden Erfindung sind die Abstände der Klumpenteile 2 nicht notwendigerweise gleichmäßig beabstandet. Die Klumpenteile 2 können in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen angeordnet werden.
Wen die Klumpenteile 2 gleichmäßig beabstandet sind, kann der Abstand zwischen Klumpenteilen 2 10 µm oder mehr, bevorzugt 50 µm oder mehr und besser 100 µm oder mehr betragen. Der Abstand zwischen benachbarten Klumpenteilen 2 bedeutet den kürzesten Abstand zwischen einem Klumpenteil 2 und einem anderen Klumpenteil 2 in den benachbarten Klumpenteilen 2. Die Obergrenze des Abstands zwischen benachbarten Klumpenteilen 2 ist nicht speziell beschränkt und beträgt zum Beispiel 1000 µm, bevorzugt 800 µm, besser 600 µm und insbesondere bevorzugt 400 µm.
Wie in 2 gezeigt, sind die Klumpenteile 2 in dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 in einer Inselform regelmäßig angeordnet. Die Klumpenteile 2 können in einem anderen Zustand als der Inselform angeordnet werden. Zum Beispiel können die Klumpenteile 2 eine lineare oder netzartige Verbindungsstruktur haben.
Wenn die Klumpenteile 2, wie in dem in 2 gezeigten verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 in vorbestimmten Abständen angeordnet werden, kann eine Last auf dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 verringert werden, da es wahrscheinlich ist, dass eine während des Verschleißes angewendete Belastung über alle Klumpenteile 2 gleichmäßig verteilt wird. Dies verbessert die Verschleißbeständigkeit des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 weiter und stellt eine höhere Haltbarkeit sicher.
In einer bevorzugten Ausführungsform des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 sind die Klumpenteile 2 bevorzugt entlang einer Linie angeordnet, die in Bezug auf die Gleitrichtung des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 auf der Ebene des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 um X° geneigt ist. X ist eine Zahl von 0 bis 15 und bezieht sich auf die „Zwischenraumneigung“.
3(a) ist eine schematische Ansicht, welche die Anordnung von Klumpenteilen 2 zeigt, wenn die Zwischenraumneigung X = 0°, 3(b) ist eine schematische Ansicht, welche die Anordnung von Klumpenteilen 2 zeigt, wenn die Zwischenraumneigung X = 5°, und 3(c) ist eine schematische Ansicht, welche die Anordnung der Klumpenteile 2 zeigt, wenn die Zwischenraumneigung X = 15°. In 3 stellen die Kreise die Klumpenteile 2 dar.
Wenn die Klumpenteile 2 entlang einer Linie angeordnet werden, die in Bezug auf die Gleitrichtung des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 um X° geneigt ist, kann, selbst wenn der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 wiederholtem Verschleiß ausgesetzt wird, eine Fläche in der Breitenrichtung (parallel zu der Gleitrichtung), die nicht durch Verschleiß beeinträchtigt wird, verringert werden. Auf diese Weise wird die Belastung auf jeden Klumpenteil 2 gleichmäßig angewendet, was das Auftreten von rillenartigem Verschleiß verringert, wobei auf diese Weise die Verschleißbeständigkeit des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 weiter verbessert wird und hohe Haltbarkeit sichergestellt wird. Insbesondere wird die Verschleißbeständigkeit gegenüber Gleiten, wie etwa Drehen auf der Oberfläche des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10, leichter verbessert.
Das Verfahren zum Einstellen der Zwischenraumneigung ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel kann die Zwischenraumneigung, wie nachstehend beschrieben, durch Festlegen einer Position, in der ein Loch in der Resist-Schicht ausgebildet ist, auf eine vorbestimmte Position eingestellt werden.
Der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 der vorliegenden Erfindung hat eine hohe Verschleißbeständigkeit; insbesondere treten, selbst wenn die Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 wiederholtem Verschleiß ausgesetzt wird, Kratzen und Abschälen aufgrund von Verschleiß nicht leicht auf und es kann über eine lange Zeitspanne eine hohe Verschleißbeständigkeit aufrechterhalten werden.
Der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 kann für verschiedene Komponenten geeignet als Beschichtungsfilm, der Verschleißbeständigkeit bereitstellt, verwendet werden, und kann die verschleißbeständige Komponente 30, wie in 1 gezeigt, ausbilden. Wenn jede der verschiedenen Komponenten mit dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 beschichtet wird, wird der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 in einer derartigen Weise bereitgestellt, dass die Beschichtungsschicht 13 auf der Seite der vorderen Oberfläche ist.
Der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 der vorliegenden Erfindung, der mit der Beschichtungsschicht 13 mit hoher Verschleißbeständigkeit versehen ist, kann eine hohe Verschleißbeständigkeit und Gleitfähigkeit verleihen. Insbesondere, da in dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 mehrere Klumpenteile 2 enthalten sind, wird die Wirkung der Verschleißbeständigkeit, selbst dann, wenn der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 wiederholtem Verschleiß ausgesetzt wird, nicht leicht beeinträchtigt. Folglich kann der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 der vorliegenden Erfindung über den gesamten Bereich von einer niedrigen Drehzahl bis zu eine hohen Drehzahl einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufrechterhalten und kann auf verschiedene Gleitmechanismen angewendet werden.
In dem herkömmlichen verschleißbeständigen Beschichtungsfilm wird an dem Beschichtungsfilm gekratzt, wenn er fortlaufend Verschleiß ausgesetzt wird, und die Beschichtungsschicht verschwindet allmählich, wobei die Verschleißbeständigkeit verloren geht. Jedoch kann der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 der vorliegenden Erfindung über eine längere Zeitspanne als bisher Wirkungen hoher Verschleißbeständigkeit aufrechterhalten, da er die vorstehend beschriebene Struktur hat. Außerdem kann durch Abflachen der Spitzen der Partikel durch Polieren im Voraus, um die freiliegenden Flächen der Partikel zu vergrößern, eine Zunahme der anfänglichen Verschleißgröße verringert werden.
Insbesondere, wenn die Partikel 2 Diamantpartikel sind, kann durch Verschleiß von den Diamantpartikeln stammender Kohlenstoff erzeugt werden, und der erzeugte Kohlenstoff kann in durch Verschleiß ausgebildete Rillen eintreten. Der Kohlenstoff, der in diese Rillen eintritt, hat eine Schmiermittelwirkung. Folglich wird aufgrund des Kohlenstoffs, der in die Rillen eintritt, eine Art von Schmierwirkung gezeigt, welche die Verschleißbeständigkeit weiter verbessern kann. Aufgrund der Schmierwirkung von Kohlenstoff kann der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 der vorliegenden Erfindung in der Lage sein, ohne Verwendung eines Schmieröls wie in dem herkömmlichen Verfahren eine Schmierwirkung bereitzustellen. Folglich hat der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 der vorliegenden Erfindung auch einen Vorteil, dass er ohne Öl ausgebildet wird.
Neben Kohlenstoff kann die Schmierwirkung auch durch Molybdändisulfid, das von der metallisierten Schicht 11 stammen kann, und durch Polytetrafluorethylen, das von der Beschichtungsschicht 13 stammen kann, gezeigt werden.
Verschleißbeständige Komponente
Wie in 1 gezeigt, umfasst die verschleißbeständige Komponente 30 einen verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 und ein Basismaterial 20, wobei das Basismaterial 20 mit dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 beschichtet ist und der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 auf der Seite der metallisierten Schicht 11 an das Basismaterial 20 geklebt ist.
In der verschleißbeständigen Komponente 30 hat der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 die gleiche Struktur wie die in dem Abschnitt „1. Verschleißbeständige Komponente“ beschriebene, und der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 gemäß dieser Ausführungsform wird verwendet.
Vielfältige feste Materialien können für das Basismaterial 20 verwendet werden, und ihre Art ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel können verschiedene Materialen, wie etwa Metalle (z.B. Eisen), Legierungen, Harze und Keramiken als das Basismaterial 20 verwendet werden. Die Harze sind nicht speziell beschränkt und bekannte lichthärtbare Harze, thermoplastische Harze oder wärmehärtende Harze können verwendet werden.
Eine Resist-Schicht kann auf einem Basismaterial 20 wie einem Basismaterial, das in dem nachstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms verwendet wird, ausgebildet werden (die Resist-Schicht ist in 1 weggelassen).
Die Form des Basismaterials 20 ist nicht speziell beschränkt. Beispiele für die Form des Basismaterials 20 umfassen Substrate, Filme, Stangen, Blöcke, Kugeln elliptische Kugeln, verzerrte Kugeln und Ähnliche. Das Basismaterial 20 kann ein Maschinenteil, ein Werkzeug, eine Form, ein Lager, eine Muffe oder Ähnliches sein. Ein Abschnitt des mit dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 beschichteten Basismaterials 20 kann flach oder nicht flach sein (z.B. unebene, raue oder gewellte Form).
Die verschleißbeständige Komponente 30 kann durch direktes Kleben des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 an das Basismaterial 20 ausgebildet werden. Alternativ kann die verschleißbeständige Komponente 30 ausgebildet werden, indem eine andere Schicht zwischen dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 und dem Basismaterial 20 ausgebildet wird.
Da die verschleißbeständige Komponente 30 der vorliegenden Erfindung den verschleißbeständigen Beschichtungsfilm 10 umfasst, kann, selbst wenn die Komponente wiederholtem Verschleiß ausgesetzt wird, über eine lange Zeitspanne eine hohe Verschleißbeständigkeit aufrechterhalten werden.
Der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 und die verschleißbeständige Komponente 30 der vorliegenden Erfindung können für vielfältige Komponenten geeignet verwendet werden. Beispiele für anwendbare Komponenten umfassen vielfältige Maschinenteile, Werkzeuge, Formen und Ähnliches. Weitere Beispiele sind vielfältige Gleitkomponenten, die für Haushaltsgeräte, Industriemaschinen, Frachtflugzeuge oder Freizeitgeräte verwendet werden.
Verfahren zur Herstellung des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms
Das Verfahren zur Ausbildung des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 gemäß dieser Ausführungsform ist nicht speziell beschränkt. Der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 kann durch vielfältige Verfahren hergestellt werden, solange die Verfahren die vorstehend beschriebene Struktur haben. Das Verfahren zur Ausbildung des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 auf dem Basismaterial 20 wird nachstehend als ein Beispiel beschrieben.
Das Verfahren zur Herstellung des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms 10 weist die folgenden Schritte in dieser Reihenfolge auf: Bereitstellen von Löchern 51 zum Anordnen der Klumpenteile 2 auf dem Basismaterial 20 (nachstehend als „Schritt 1“ abgekürzt), Anordnen der Klumpenteile 2 in den Löchern 51 (nachstehend als „Schritt 2“ abgekürzt), Durchführen einer ersten Metallisierungsbehandlung, um eine metallisierte Schicht 11 auszubilden (nachstehend als „Schritt 3“ abgekürzt) und Durchführen einer zweiten Metallisierungsbehandlung auf der metallisierten Schicht 11, um eine Beschichtungsschicht 13 auszubilden (nachstehend als „Schritt 4“ abgekürzt).
Das in Schritt 1 verwendete Basismaterial 20 kann das Gleiche wie das in der verschleißbeständigen Komponente 30 enthaltene sein.
Wie in 4(a) gezeigt, kann eine Resist-Schicht 50 auf dem in Schritt 1 verwendeten Basismaterial 20 ausgebildet sein. Die Resist-Schicht ist 50 nicht speziell beschränkt, und vielfältige bekannte Resist-Schichten können verwendet werden. Zum Beispiel kann ein aus lichthärtbarem Harz mit einer Dicke von etwa 1 bis 40 µm ausgebildeter Film als die Resist-Schicht 50 verwendet werden.
Das Verfahren zum Ausbilden der Löcher 51 in Schritt 1 ist nicht speziell beschränkt und vielfältige bekannte Verfahren können verwendet werden. Wenn die Resist-Schicht 50 auf dem Basismaterial 20 ausgebildet ist, können die Löcher 51 mit einer gewünschten Größe und Anzahl auf der Resist-Schicht 50 mit gewünschten Abständen ausgebildet werden, indem die Resist-Schicht 50 einer Maskierungsbehandlung unterzogen wird. Das Maskierungsverfahren ist nicht speziell beschränkt, und vielfältige bekannte Maskierungsverfahren, wie etwa ein Verfahren zur Ausbildung eines Musters auf der Resist-Schicht 50 durch ein Belichtungsverfahren können verwendet werden. Zum Beispiel können durch Einstellen von Maskierungsbedingungen alle Löcher 51 in gleichmäßig beabstandeten Abständen ausgebildet werden. In diesem Fall kann ein verschleißbeständiger Beschichtungsfilm 10, der regelmäßig angeordnete Klumpenteile 2 enthält, ausgebildet werden. Außerdem kann die vorstehend beschriebene Zwischenraumneigung durch Einstellen von Maskierungsbedingungen auf einen gewünschten Bereich festgelegt werden.
4(b) zeigt einen Zustand, nachdem die Maskierungsbehandlung auf dem Basismaterial 20, auf dem die Resist-Schicht 50, wie in 4(a) gezeigt, ausgebildet wurde, durchgeführt wird. Wenn die Löcher 51 durch Maskieren der Resist-Schicht 50, wie vorstehend erwähnt, ausgebildet werden, werden die Löcher 51 derart ausgebildet, dass sie die Resist-Schicht 50 durchdringen, und die Löcher 51 werden nicht in dem Basismaterial 20 ausgebildet.
Die Größe jedes Lochs 20 ist nicht speziell beschränkt. Wenn die Form auf der Draufsicht des Lochs 51 zum Beispiel als ein Kreis betrachtet wird, kann sein Durchmesser 20 µm oder mehr betragen. Die Höhe (Dicke) des Lochs 51 ist nicht beschränkt und ist zum Beispiel 1 bis 40 µm.
In Schritt 2 werden die Klumpenteile 2 in den Löchern 51 angeordnet.
Das Verfahren zum Anordnen der Klumpenteile 2 ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel können die Partikel 12 durch Anordnen der Partikel 12 in den Löchern 51 und Durchführen des Galvanisierens in diesem Zustand an das Basismaterial 20 geklebt werden, was es möglich macht, die Klumpenteile 2 auszubilden. Diese Galvanisierungsbehandlung bildet eine metallisierte Schicht zischen den Partikeln 12 und dem Basismaterial 20. Die metallisierte Schicht zwischen den Partikeln 12 und dem Basismaterial 20 ist die vorstehend beschriebene erste Schicht.
Die Partikel, die in Schritt 2 verwendet werden sollen, sind die gleichen wie die in dem Abschnitt „1. Verschleißbeständiger Beschichtungsfilm“ Erklärten.
Die Art des Galvanisierungsfilms (der ersten Schicht), der ausgebildet wird, um die Partikel 12 an die Löcher 51 zu kleben, ist nicht speziell beschränkt. Beispiele umfassen einen Galvanisierungsfilm mit einem Hv von 200 bis 500 (z.B. einen vernickelten Film mit einem Hv von 200 bis 500).
Wenn in Schritt 2 ein Partikel 12 mit einer Partikelgröße, die kleiner als der Radius des Lochs 51 ist, verwendet wird, um einen Klumpenteil 2 auszubilden, wird der Klumpenteil 2 durch eine Anordnung von Partikeln 12 ausgebildet. Wenn ein Partikel 12 mit einer Partikelgröße, die größer als der Radius des Lochs 51 und kleiner als der Durchmesser des Lochs 51 ist, verwendet wird, um einen Klumpenteil 2 auszubilden, wird der Klumpenteil 2 aus einem einzigen Partikel 12 ausgebildet.
Nachdem die Klumpenteile 2 angeordnet sind, kann, falls notwendig, die Resist-Schicht 50 entfernt werden. Das Verfahren zur Entfernung der Resist-Schicht 50 ist nicht speziell beschränkt, und vielfältige bekannte Verfahren können verwendet werden. Die Entfernung der Resist-Schicht 50 kann in jedem Schritt durchgeführt werden, solange sie nach dem Schritt 2 durchgeführt wird.
In Schritt 3 wird die erste Metallisierungsbehandlung durchgeführt, um die metallisierte Schicht 11 auszubilden. Insbesondere wird die erste Metallisierungsbehandlung auf der Seitenoberfläche des Klumpenteils 2 des Basismaterials 20 durchgeführt, auf der die in Schritt 2 erhaltenen Klumpenteile 2 ausgebildet wurden. Durch diese Behandlung wird die metallisierte Schicht 11 ausgebildet. Die metallisierte Schicht 11 kann auf allen Flächen ausgebildet werden, in denen die Klumpenteile 2 nicht in dem Basismaterial 20 angeordnet sind.
Das erste Metallisierungsbehandlungsverfahren ist nicht speziell beschränkt. Verwendbare Beispiele für Metallisierungsverfahren umfassen herkömmlicherweise bekanntes Galvanisieren, stromloses Metallisieren, Schmelztauschmetallisieren, Gasphasenmetallisieren und Ähnliche. Die Metallisierungsbehandlung kann entweder kontinuierlich oder chargenweise durchgeführt werden.
In der ersten Metallisierungsbehandlung kann eine metallisierte Schicht aus einem Beliebigen von vielfältigen Metallen ausgebildet werden. Beispiele für Metalle umfassen Nickel, Zink, Kobalt, Zinn, Kupfer und Silber. Beispiele für die erste Metallisierungsbehandlung umfassen Galvanisieren und/oder stromloses Vernickeln.
Durch die erste Metallisierungsbehandlung wird die metallisierte Schicht 11 ausgebildet, und die Klumpenteile 2 werden fester gehalten. Die metallisierte Schicht 11 kann derart ausgebildet werden, dass sie eine Zwei-Schicht-Struktur hat, welche die erste Schicht und eine Schicht, die durch die erste Metallisierungsbehandlung ausgebildet wird, umfasst. Die durch die erste Metallisierungsbehandlung ausgebildete Schicht entspricht der vorstehend beschriebenen zweiten Schicht. Die metallisierte Schicht 11 ist nicht auf die Schicht mit einer derartigen Zwei-Schicht-Struktur beschränkt und kann eine einzige Schicht sein, die durch die erste Metallisierungsschicht ausgebildet ist.
Die erste Metallisierungsbehandlung wird derart durchgeführt, dass ein Abschnitt jedes Klumpenteils 2 über die Oberfläche der durch die erste Metallisierungsbehandlung ausgebildeten metallisierten Schicht 11 vorsteht. Zum Beispiel kann die erste Metallisierungsbehandlung derart durchgeführt werden, dass mehr als die Hälfte der Gesamtdicke des Klumpenteils 2 über die Oberfläche der metallisierten Schicht 11 vorsteht.
Die Klumpenteile 2 werden durch die metallisierte Schicht 11, die durch die erste Metallisierungsbehandlung ausgebildet wird, fester auf dem Basismaterial 20 gehalten.
In Schritt 4 wird eine zweite Metallisierungsbehandlung auf der metallisierten Schicht 11 durchgeführt, um eine Beschichtungsschicht 13 auszubilden.
Das zweite Metallisierungsverfahren ist ebenfalls nicht speziell beschränkt. Verwendbare Beispiele für Metallisierungsverfahren umfassen herkömmlicherweise bekanntes Galvanisieren, stromloses Metallisieren, Schmelztauchmetallisieren, Gasphasenmetallisieren und Ähnliche. Die Metallisierungsbehandlung kann kontinuierlich oder chargenweise durchgeführt werden.
Die zweite Metallisierungsbehandlung ist bevorzugt eine stromlose Metallisierungsbehandlung, da die Beschichtungsschicht 13 leicht ausgebildet werden kann.
Die zweite Metallisierungsbehandlung kann unter Verwendung von Harz, Metall und ähnlichen Materialien durchgeführt werden. Insbesondere wird in der zweiten Metallisierungsbehandlung bevorzugt eine metallisierte Schicht ausgebildet, die wenigstens ein Element enthält, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Chrom, Silber, Polytetrafluorethylen-Nickel-Zusammensetzungen, Nickel, Zinn und Kupfer besteht. In diesem Fall kann leicht ein verschleißbeständiger Beschichtungsfilm 10 mit höherer Verschleißbeständigkeit erhalten werden. Die zweite Beschichtungsbehandlung ist bevorzugt eine stromlose Metallisierungsbehandlung.
Durch die zweite Metallisierungsbehandlung werden die Klumpenteile 2 und die durch die erste Metallisierungsbehandlung ausgebildete metallisierte Schicht 11 mit der Beschichtungsschicht 13 beschichtet. Die zweite Metallisierungsbehandlung kann auch derart durchgeführt werden, dass alle der Klumpenteile 2, die von der metallisierten Schicht 11 vorstehen, mit der Beschichtungsschicht 13 beschichtet werden.
Nach dem Schritt 4 können durch Schleifen der Beschichtungsschicht 13 durch ein Schleifverfahren oder Ähnliches und durch gleichzeitiges Schleifen der Klumpenteile 2 flache Abschnitte 18 in den Klumpenteilen 2 ausgebildet werden. Durch diese Behandlung wird ein verschleißbeständiger Beschichtungsfilm 10 ausgebildet, in dem die flachen Abschnitte 18 in den Klumpenteilen 2 ausgebildet sind und die flachen Abschnitte 18 auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Beschichtungsschicht 13 ausgebildet sind.
Durch das Herstellungsverfahren, das die Schritte 1 bis 4 in dieser Reihenfolge aufweist, kann der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 gemäß dieser Ausführungsform hergestellt werden, und der verschleißbeständige Beschichtungsfilm 10 wird auf dem Basismaterial 20 ausgebildet, um eine verschleißbeständige Komponente 30 zu ergeben.
Gleitmechanismus
Der Gleitmechanismus der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste Gleitkomponente und eine zweite Gleitkomponente. In dem Gleitmechanismus der vorliegenden Erfindung ist die erste Gleitkomponente die vorstehend beschriebene verschleißbeständige Komponente der vorliegenden Erfindung.
In dem Gleitmechanismus der vorliegenden Erfindung ist die zweite Gleitkomponente nicht speziell beschränkt. Solange die zweite Gleitkomponente ein Basismaterial mit einer Gleitoberfläche ist, können insbesondere verschiedene bekannte Gleitkomponenten verwendet werden. Für das Basismaterial in der zweiten Gleitkomponente können verschiedene bekannte Basismaterialien verwendet werden. Beispiele umfassen ein Basismaterial, das ähnlich dem Basismaterial in der verschleißbeständigen Komponente der vorliegenden Erfindung ist, welche die erste Gleitkomponente ist.
Insbesondere wird in der zweiten Gleitkomponente bevorzugt, dass die Gleitkomponente mit einer Hartmetallschicht beschichtet wird und Rillen auf der Oberfläche der Hartmetallschicht ausgebildet werden. In diesem Fall kann das vorstehend erwähnte Schmiermittel, das durch Verschleiß erzeugt wird, leicht in die Rillen der zweiten Gleitkomponente eintreten und Schmierwirkungen werden leicht gezeigt. Auf diese Weise wird die Gleitfähigkeit des Gleitmechanismus leicht verbessert und es wird eine hohe Haltbarkeit erreicht. Insbesondere umfasst die Hartmetallschicht bevorzugt Chrom. Da in diesem Fall das Schmiermittel, wie etwa Kohlenstoff, leicht in die Rillen eintreten kann, wird die Schmierwirkung weiter verbessert. Die Menge an Chrom in der Hartmetallschicht ist 50 Massen-% oder mehr, bevorzugt 80 Massen-% oder mehr und besser 90 Massen-% oder mehr und insbesondere bevorzugt 99 Massen-% oder mehr.
Die zweite Gleitkomponente hat eine Gleitoberflächenhärte, z.B. eine Rockwell-Härte von 55 bis 68 und bevorzugt 58 bis 65. Wenn die Gleitoberfläche der zweiten Gleitkomponente mit einer Hartmetallschicht beschichtet wird, kann die Oberflächenhärte, z.B. eine Rockwell-Härte, 50 bis 68 sein und beträgt bevorzugt 64 bis 67.
Die Tiefe der auf der Oberfläche der Hartmetallschicht ausgebildeten Rillen kann zum Beispiel 5 bis 50 µm sein. In diesem Fall tritt das Schmiermittel in die Rillen ein und die Schmierwirkung wird leicht gezeigt.
Das Material des Schmiermittels, das in die Rillen eintritt, ist zum Beispiel wenigstens ein Material, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Kohlenstoff, Molybdändisulfid und Polytetrafluorethylen besteht. Von diesen wird insbesondere Kohlenstoff bevorzugt.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezug auf Beispiele detaillierter beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Verschleißbeständige Komponente
Beispiel 1
S50C wurde als ein Basismaterial hergestellt und eine Resist-Schicht mit einer Dicke von 10 µm wurde auf dem Basismaterial ausgebildet. Die Resist-Schicht wurde durch Aufbringen eines lichthärtbaren Harzes mit einem Beschichtungsverfahren auf dem Basismaterial ausgebildet. Durch Ausbilden eines Musters auf der Resist-Schicht auf dem Basismaterial durch ein Belichtungsverfahren wurden zylindrische Löcher mit einem Durchmesser von 50 µm in einem Abstand von 40 µm auf der Resist-Schicht ausgebildet. Die Löcher wurden in der Inselform auf dem Basismaterial ausgebildet.
Anschließend wurde Diamant mit einer mittleren primären Partikelgröße von 20 µm als ein Partikel gegen die Oberfläche des Basismaterials gedrückt, und eine Nickelgalvanisierungsbehandlung wurde durchgeführt, um den Diamanten unter Verwendung einer vernickelten Schicht (2 µm) an die Löcher zu haften, wodurch die Klumpenteile in den Löchern angeordnet wurden. Jeder Klumpenteil wurde als die Anordnung von Diamantpartikeln ausgebildet. Als Nächstes wurde unter allgemeinen Metallisierungsbedingungen eine stromlose Vernickelungsbehandlung durchgeführt, um eine stromlos vernickelte Schicht (Hartnickel-metallisierte Schicht) mit einer Dicke von 7 µm auszubilden. Die Klumpenteile wurden dabei durch die metallisierte Schicht auf dem Basismaterial 20 gehalten. Die metallisierte Schicht wurde derart ausgebildet, dass sie eine Zwei-Schicht-Struktur, d.h. die vernickelte Schicht (2 µm) und die stromlos vernickelte Schicht (Hartnickel-metallisierte Schicht) hat.
Es wurde eine Vernickelung mit einer Polytetrafluorethylen- (PTFE-) Partikelenthaltenden Zusammensetzung auf dem Basismaterial, auf dem die metallisierte Schicht, wie vorstehend beschrieben, ausgebildet worden war, durchgeführt. Durch diese Behandlung wurden alle Klumpenteile und die metallisierte Schicht mit einer Beschichtungsschicht mit einer Dicke von 15 bis 20 µm beschichtet. Die Beschichtungsschicht wurde dann Schleifen unterzogen, um die Beschichtungsschicht und die Abschnitte der Klumpenteile nachzuschneiden, wobei auf diese Weise flache Abschnitte in den Klumpenteilen ausgebildet wurden. Das Schleifen wurde derart durchgeführt, dass die flachen Abschnitte auf der gleichen Ebene wie die Beschichtungsschicht angeordnet wurden. Das Ergebnis wurde als eine verschleißbeständige Komponente erhalten. Der Querschnitt der verschleißbeständigen Komponente wurde durch REM beobachtet. Es wurde bestätigt, dass die Vorsprunghöhe jedes flachen Abschnitts relativ zu der Beschichtungsschicht weniger als 0,1 µm war und dass die flachen Abschnitte auf der gleichen Ebene wie die Beschichtungsschicht angeordnet waren.
Vergleichsbeispiel 1
S50C wurde als ein Basismaterial hergestellt und Diamant mit einer mittleren primären Partikelgröße von 20 µm als ein Partikel wurde gegen die Oberfläche des Basismaterials gedrückt. Es wurde eine Nickelgalvanisierungsbehandlung durchgeführt, um den Diamanten unter Verwendung einer vernickelten Schicht (2 µm) an das Basismaterial zu haften. Anschließend wurde unter allgemeinen Metallisierungsbedingungen eine stromlose Vernickelungsbehandlung durchgeführt, um eine stromlos vernickelte Schicht (Hartnickel-metallisierte Schicht) mit einer Dicke von 7 µm auszubilden. Durch diese Behandlung wurden die Partikel durch die metallisierte Schicht auf dem Basismaterial gehalten. Die metallisierte Schicht wurde derart ausgebildet, dass sie eine Zwei-Schicht-Struktur, d.h. die vernickelte Schicht (2 µm) und die stromlos vernickelte Schicht (Hartnickel-metallisierte Schicht) hat.
Es wurde eine Vernickelung mit einer Polytetrafluorethylen- (PTFE-) Partikelenthaltenden Zusammensetzung auf dem Basismaterial, auf dem die metallisierte Schicht, wie vorstehend beschrieben, ausgebildet worden war, durchgeführt. Durch diese Behandlung wurden alle Partikel und die metallisierte Schicht mit der Beschichtungsschicht mit einer Dicke von 15 bis 20 µm beschichtet, und das Ergebnis wurde als eine verschleißbeständige Komponente erhalten.
Verschleißbeständigkeitsprüfung
Die Verschleißbeständigkeitsprüfung der verschleißbeständigen Komponente wurde gemäß den folgenden Bedingungen durchgeführt:

- Verschleißbeständigkeitsprüfverfahren: Block-auf-Ring-Verfahren
- Last: 20 N
- Gegenüberliegendes Material: Gusseisen (FC250)
- Drehzahl 300 U/Min
- Verschleißzeit: 1800 s
- Temperatur: 25°C
- Relative Feuchtigkeit: 50%

Es wurden Verschleißbeständigkeitsprüfungen an den in Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen verschleißbeständigen Komponenten ausgeführt. Die Größe des Verschleißes (Tiefe des Verschleißes) und der Reibungskoeffizient von dem Beginn der Messung bis zu 1800 Sekunden wurden gemessen.
5 ist ein ebenes Bild der verschleißbeständigen Komponente, das in Beispiel 1 durch mikroskopische Beobachtung erhalten wird.
6 zeigt die Ergebnisse der Verschleißbeständigkeitsprüfung. 6(a) zeigt die Messergebnisse der Verschleißtiefe und 6(b) zeigt die Messergebnisse des Reibungskoeffizienten.
Die Ergebnisse in 6 zeigen, dass die in Beispiel 1 erhaltene verschleißbeständige Komponente eine kleinere Verschleißgröße (Verschleißtiefe) und einen kleineren Reibungskoeffizienten als die der verschleißbeständigen Komponente des Vergleichsbeispiels 1 hat. Folglich wurde herausgefunden, dass die verschleißbeständige Komponente des Beispiels 1 einen verschleißbeständigen Beschichtungsfilm umfasst, der, selbst wenn der Film wiederholtem Verschleiß ausgesetzt wird, über eine lange Zeitspanne eine hohe Verschleißbeständigkeit aufrechterhalten kann.
Gleitmechanismus
Beispiel 2
S50C wurde als ein Basismaterial hergestellt und eine Resist-Schicht mit einer Dicke von 10 µm wurde auf dem Basismaterial ausgebildet. Die Resist-Schicht wurde durch Aufbringen eines lichthärtbaren Harzes mit einem Beschichtungsverfahren auf dem Basismaterial ausgebildet. Durch Ausbilden eines Musters auf der Resist-Schicht auf dem Basismaterial durch ein Belichtungsverfahren wurden zylindrische Löcher mit einem Durchmesser von 80 µm in einem Abstand von 200 µm auf der Resist-Schicht ausgebildet. Die Löcher wurden in der Inselform auf dem Basismaterial ausgebildet. Die Löcher wurden in einer derartigen Weise ausgebildet, dass die Zwischenraumneigung 15° betrug.
Anschließend wurde Diamant mit einer mittleren primären Partikelgröße von 30 µm als ein Partikel gegen die Oberfläche des Basismaterials gedrückt, und eine Nickelgalvanisierungsbehandlung wurde durchgeführt, um den Diamanten unter Verwendung einer vernickelten Schicht (5 bis 10 µm) an die Löcher zu haften, wodurch die Klumpenteile in den Löchern angeordnet wurden. Jeder Klumpenteil wurde als die Anordnung von Diamantpartikeln ausgebildet. Als Nächstes wurde unter allgemeinen Metallisierungsbedingungen eine stromlose Vernickelungsbehandlung durchgeführt, um eine Beschichtungsschicht mit einer Dicke von 10 bis 20 µm auszubilden. Durch diese Behandlung wurden alle Klumpenteile und die metallisierte Schicht mit der Beschichtungsschicht beschichtet. Die Beschichtungsschicht wurde dann Schleifen unterzogen, um die Beschichtungsschicht und die Abschnitte der Klumpenteile nachzuschneiden, wobei auf diese Weise flache Abschnitte in den Klumpenteilen ausgebildet wurden. Das Schleifen wurde derart durchgeführt, dass die flachen Abschnitte auf der gleichen Ebene wie die Beschichtungsschicht angeordnet wurden. Das Ergebnis wurde als die erste Gleitkomponente erhalten. Der Querschnitt der ersten Gleitkomponente wurde durch REM beobachtet. Es wurde bestätigt, dass die Vorsprunghöhe jedes flachen Abschnitts relativ zu der Beschichtungsschicht weniger als 0,1 µm war und dass die flachen Abschnitte auf der gleichen Ebene wie die Beschichtungsschicht angeordnet waren.
Eine Hartchromschicht mit einer Dicke von 50 µm wurde durch Metallisieren mit Hartchrom auf der vorderen Schicht des Basismaterials (FC250) ausgebildet, wobei auf diese Weise eine zweite Gleitkomponente erhalten wurde. Feine Rillen mit einer Breite von 0,2 bis 0,5 µm und einer Tiefe von 5 bis 50 µm wurden über die gesamte Länge der zweiten Gleitkomponente auf der Hartchromschicht der zweiten Gleitkomponente ausgebildet.
Ein Gleitmechanismus wurde unter Verwendung der ersten Gleitkomponente und der zweiten Gleitkomponente, die wie vorstehend erhalten wurden, ausgebildet und die Verschleißbeständigkeit wurde ausgewertet.
Beispiel 3
S50C wurde als ein Basismaterial hergestellt und eine Resist-Schicht mit einer Dicke von 10 µm wurde auf dem Basismaterial ausgebildet. Die Resist-Schicht wurde durch Aufbringen eines lichthärtbaren Harzes mit einem Beschichtungsverfahren auf dem Basismaterial ausgebildet. Durch Ausbilden eines Musters auf der Resist-Schicht auf dem Basismaterial durch ein Belichtungsverfahren wurden zylindrische Löcher mit einem Durchmesser von 120 µm in einem Abstand von 200 µm auf der Resist-Schicht ausgebildet. Die Löcher wurden in der Inselform auf dem Basismaterial ausgebildet. Die Löcher wurden in einer derartigen Weise ausgebildet, dass die Zwischenraumneigung 15° betrug.
Anschließend wurde Diamant mit einer mittleren primären Partikelgröße von 30 µm als ein Partikel gegen die Oberfläche der vernickelten Schicht (5 bis 20 µm) gedrückt, wodurch die Klumpenteile in den Löchern angeordnet wurden. Jeder Klumpenteil wurde als die Anordnung von Diamantpartikeln ausgebildet. Anschließend wurde unter allgemeinen Metallisierungsbedingungen eine stromlose Vernickelungsbehandlung durchgeführt, um eine Beschichtungsschicht mit einer Dicke von 20 bis 40 µm auszubilden. Durch diese Behandlung wurden alle Klumpenteile und die metallisierte Schicht mit der Beschichtungsschicht beschichtet. Als Nächstes wurde die Beschichtungsschicht Schleifen unterzogen, um die Beschichtungsschicht und die Abschnitte der Klumpenteile nachzuschneiden, wobei auf diese Weise flache Abschnitte in den Klumpenteilen ausgebildet wurden. Das Schleifen wurde derart durchgeführt, dass die flachen Abschnitte auf der gleichen Ebene wie die Beschichtungsschicht angeordnet wurden. Das Ergebnis wurde als die erste Gleitkomponente erhalten. Der Querschnitt der ersten Gleitkomponente wurde durch REM beobachtet. Es wurde bestätigt, dass die Vorsprunghöhe jedes flachen Abschnitts relativ zu der Beschichtungsschicht weniger als 0,1 µm war und dass die flachen Abschnitte auf der gleichen Ebene wie die Beschichtungsschicht angeordnet waren.
Eine Hartchromschicht mit einer Dicke von 50 µm wurde durch Metallisieren mit Hartchrom auf der vorderen Schicht des Basismaterials (FC250) ausgebildet, wobei auf diese Weise eine zweite Gleitkomponente erhalten wurde. Feine Rillen mit einer Breite von 0,2 bis 0,5 µm und einer Tiefe von 5 bis 50 µm wurden über die gesamte Länge der zweiten Gleitkomponente auf der Hartchromschicht der zweiten Gleitkomponente ausgebildet.
Ein Gleitmechanismus wurde unter Verwendung der ersten Gleitkomponente und der zweiten Gleitkomponente, die wie vorstehend erhalten wurden, ausgebildet und die Verschleißbeständigkeit wurde ausgewertet.
Beispiel 4
Ein Gleitmechanismus wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 ausgebildet, abgesehen davon, dass die zweite Gleitkomponente in Stahl geändert wurde, der einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, so dass er eine Oberflächenhärte, d.h. eine Rockwell-Härte im Bereich von 55 bis 68 HRC hatte. Die Verschleißbeständigkeit wurde dann ausgewertet.
Beispiel 5
Ein Gleitmechanismus wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 ausgebildet, abgesehen davon, dass die zweite Gleitkomponente in Stahl geändert wurde, der einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, so dass er eine Oberflächenhärte, d.h. eine Rockwell-Härte im Bereich von 55 bis 68 HRC hatte. Die Verschleißbeständigkeit wurde dann ausgewertet.
Vergleichsbeispiel 2
Bezugnehmend auf Beispiel 1 in JP 2017-088978 A wurde eine Metallisierung aus einer Nickel-Phosphor-Zusammensetzung mit einer Dicke von 15 µm auf der Gleitoberfläche eines Aluminiumbasismaterials ausgebildet. In der Metallisierung aus einer Nickel-Phosphor-Zusammensetzung wurden 3 Massen-% von Nanodiamantpartikeln (mittlere primäre Partikelgröße von 4 nm und mittlere sekundäre Partikelgröße von 40 nm) und 5 Massen-% von Polytetrafluorethylenpartikeln gleichmäßig verteilt. Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 wurde ein Gleitmechanismus ausgebildet, abgesehen davon, dass die Metallisierung aus einer Nickel-Phosphor-Zusammensetzung als die erste Gleitkomponente verwendet wurde, und die Verschleißbeständigkeit wurde ausgewertet.
Vergleichsbeispiel 3
Ein Gleitmechanismus wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 ausgebildet, abgesehen davon, dass eine Hartmetall- (WC-6% Co) Basisplatte, die mit einem Diamantfilm gemäß Beispiel 1 in JP 2008-063606 beschichtet war, als die erste Gleitkomponente verwendet wurde. Dann wurde die Verschleißbeständigkeit ausgewertet.
Vergleichsbeispiel 4
Ein Gleitmechanismus wurde auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 2 ausgebildet, abgesehen davon, dass die zweite Gleitkomponente in Stahl geändert wurde, der einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, so dass er eine Oberflächenhärte, d.h. eine Rockwell-Härte im Bereich von 55 bis 68 HRC hatte. Die Verschleißbeständigkeit wurde dann ausgewertet.
Vergleichsbeispiel 5
Ein Gleitmechanismus wurde auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 3 ausgebildet, abgesehen davon, dass die zweite Gleitkomponente in Stahl geändert wurde, der einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, so dass er eine Oberflächenhärte, d.h. eine Rockwell-Härte im Bereich von 55 bis 68 HRC hatte. Die Verschleißbeständigkeit wurde dann ausgewertet.
Die Verschleißbeständigkeitsprüfung der Gleitmechanismen der Beispiele 2 bis 5 und Vergleichsbeispiele 2 bis 5 wurden gemäß den folgenden Bedingungen durchgeführt:

- Verschleißbeständigkeitsprüfverfahren: Block-auf-Ring-Verfahren
- Last: 30 bis 180 N
- Drehzahl 300 U/Min
- Verschleißzeit: 1800 s
- Temperatur: 25 °C
- Relative Feuchtigkeit: 50%

7 zeigt schematische Diagramme, welche die Umrisse der ersten Gleitkomponenten in den Gleitmechanismen darstellen, die in den Beispielen 2 bis 5 erhalten wurden. 7(a) zeigt die erste Gleitkomponente des Beispiels 2 oder 4, und 7(b) zeigt die erste Gleitkomponente des Beispiels 3 oder 5. In 7(a) L = 200 µm und D = 80 µm, und in 7(b) L = 200 µm und D = 120 µm.
8 zeigt die Reibungs- und Verschleißprüfergebnisse der Gleitmechanismen der Beispiele 2 und 3 und Vergleichsbeispiele 2 und 3 in einer Ölumgebung. 9 zeigt die Reibungs- und Verschleißprüfergebnisse der Gleitmechanismen der Beispiele 2 und 3 und Vergleichsbeispiele 2 und 3 in einer trockenen Umgebung. In den Ölumgebungsbedingungen wurde 2 ml Daphne Mechanic Oil 32, hergestellt von Idemitsu Kosan Co., Ltd. im Voraus tropfenweise in einen Ölvorratsbehälter in einer Verschleißbeständigkeitsprüfvorrichtung zugesetzt, und die zweite Gleitkomponente wurde leerlaufen gelassen, um sicherzustellen, dass das Öl sich über die gesamte Oberfläche der Komponente verteilte. Unter Verwendung dieser Gleitkomponente wurde ein Gleitmechanismus ausgebildet.
8 und 9 zeigten, dass die Gleitmechanismen der Beispiele 2 und 3 im Vergleich zu den Gleitmechanismen der Vergleichsbeispiele 2 und 3 sowohl in einer Ölumgebung als auch in einer trockenen Umgebung eine hohe Verschleißbeständigkeit hatten.
10 zeigt die Reibungs- und Verschleißprüfergebnisse der Gleitmechanismen der Beispiele 4 und 5 und Vergleichsbeispiele 4 und 5 in einer Ölumgebung. 11 zeigt die Reibungs- und Verschleißprüfergebnisse der Gleitmechanismen der Beispiele 4 und 5 und Vergleichsbeispiele 4 und 5 in einer trockenen Umgebung.
10 und 11 zeigen, dass die Gleitmechanismen der Beispiele 4 und 5 im Vergleich zu den Gleitmechanismen der Vergleichsbeispiele 4 und 5 sowohl in einer Ölumgebung als auch einer trockenen Umgebung eine hohe Verschleißbeständigkeit hatten.
12 zeigt ein vergrößertes REM-Bild (12(a)) der zweiten Gleitkomponente, das nach der Prüfung unter trockenen Bedingungen in Beispiel 3 erhalten wurde, und die Abbildung (12(b)) von Kohlenstoffelementen in dem Bild von 12(a). 12 zeigt, dass eine große Menge an feinen Kohlenstoff in auf der Oberfläche der zweiten Gleitkomponente ausgebildeten feinen Rillen (0,2 bis 0,5 µm) angeordnet werden kann. Dieses Kohlenstoffelement stammt von Diamantpartikeln und wird durch Verschleiß erzeugt. Es wird angenommen, dass der Kohlenstoff als ein Feststoffschmiermittel wirken kann, da derartiger Kohlenstoff in den Rillen gehalten werden kann, und die Schmiereigenschaften des Gleitmechanismus weiter verbessert werden.
13 zeigt die Reibungs- und Verschleißprüfergebnisse der Gleitmechanismen der Beispiele 2 und 3 und Vergleichsbeispiele 2 und 3, die unter einer Last von 150 N und bei einer Drehzahl von 300 U/Min bis zu 60 Stunden lang in einer Ölumgebung durchgeführt wurden. 13 zeigt, dass der Reibungskoeffizient der Gleitmechanismen der Beispiele 2 und 3 sich von um 0,05 herum nicht wesentlich änderte, wenn die Prüfungen 60 Stunden lang durchgeführt wurden. Im Gegensatz dazu zeigten die Vergleichsbeispiele 2 und 3 einen Reibungskoeffizienten, der in einem frühen Stadium 0,1 überstieg.
Bezugszeichenliste

2:: Klumpenteil
10:: verschleißbeständiger Beschichtungsfilm
11:: metallisierte Schicht
12:: Partikel
13:: Beschichtungsschicht
18:: flacher Abschnitt
20:: Basismaterial
30:: verschleißbeständige Komponente
51:: Loch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007332454 A [0003]
JP 2015092009 A [0003]
JP 2017088978 A [0140]
JP 2008063606 [0141]

Claims

Verschleißbeständiger Beschichtungsfilm, der eine metallisierte Schicht, Klumpenteile und eine Beschichtungsschicht aufweist, wobei die metallisierte Schicht und die Beschichtungsschicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, jeder der Klumpenteile aus einem einzigen Partikel und/oder einer Anordnung von Partikeln ausgebildet ist, die Klumpenteile von der metallisierten Schicht gehalten werden und derart angeordnet sind, dass sie von der metallisierten Schicht vorstehen, die Beschichtungsschicht ausgebildet ist, um die Oberfläche der metallisierten Schicht zu beschichten, die Klumpenteile flache Abschnitte haben und die flachen Abschnitte auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Beschichtungsschicht angeordnet sind.
Verschleißbeständiger Beschichtungsfilm nach Anspruch 1, wobei die Klumpenteile in vorgegebenen Abständen angeordnet sind.
Verschleißbeständiger Beschichtungsfilm nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Partikel wenigstens ein Element umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Diamantpartikeln, Kohlenstoffpartikeln, Polytetrafluorethylenpartikeln und Molybdändisulfidpartikeln besteht.
Verschleißbeständiger Beschichtungsfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Beschichtungsschicht wenigstens ein Element umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Chrom, Silber, Polytetrafluorethylen-Nickel-Zusammensetzungen, Nickel, Nickelphosphor, Zinn und Kupfer besteht.
Verschleißbeständige Komponente, die den verschleißbeständigen Beschichtungsfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und ein Basismaterial aufweist, wobei das Basismaterial mit dem verschleißbeständigen Beschichtungsfilm beschichtet ist und der verschleißbeständige Beschichtungsfilm auf der Seite der metallisierten Schicht an dem Basismaterial haftet.
Verfahren zur Herstellung des verschleißbeständigen Beschichtungsfilms nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das die folgenden Schritte in dieser Reihenfolge aufweist: Herstellen von Löchern in dem Basismaterial zur Anordnung der Klumpenteile; Anordnen der Klumpenteile in den Löchern; Durchführen einer ersten Metallisierungsbehandlung, um die metallisierte Schicht auszubilden; und Durchführen einer zweiten Metallisierungsbehandlung, um die Beschichtungsschicht auf der metallisierten Schicht auszubilden.
Gleitmechanismus, der eine erste Gleitkomponente und eine zweite Gleitkomponente aufweist, wobei die erste Gleitkomponente die verschleißbeständige Komponente nach Anspruch 5 ist.
Gleitmechanismus nach Anspruch 7, wobei die zweite Gleitkomponente eine Gleitoberfläche, die mit einer Hartmetallschicht beschichtet ist, und Rillen, die auf der Oberfläche der Hartmetallschicht ausgebildet sind, hat.
Gleitmechanismus nach Anspruch 8, wobei die Rillen eine Tiefe von 5 bis 50 µm haben.
Gleitmechanismus nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Hartmetallschicht Chrom aufweist.