JP2000178720A - 固体潤滑膜付き部材 - Google Patents
固体潤滑膜付き部材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価な固体潤滑膜を用いても固体潤滑膜と部
材との密着力が低下せず、長時間にわたって低摩擦係数
が得られ、しかも高い耐摩耗性が保持できる固体潤滑膜
付き部材を提供する。 【解決手段】 内径０．１〜３μｍの微細な孔を多数有
する硬質膜の第１層と、固体潤滑膜の第２層が形成され
た固体潤滑膜付き部材。第２層形成前の第１層の表面粗
さＲｍａｘを１μｍ以下とし、第２層の固体潤滑膜に
は、イオンプレーテイング法、スパッタリング法、また
は、ショットピーニング法でＭｏＳ2膜、ＷＳ2膜、Ｎｂ
Ｓ2膜、雲母膜、Ｓｂ2Ｏ3膜、ＢＮ膜、ＷＳｅ膜、Ｍｏ
Ｓｅ2膜、Ａｕ膜、または、Ａｇ膜などを形成する。
材との密着力が低下せず、長時間にわたって低摩擦係数
が得られ、しかも高い耐摩耗性が保持できる固体潤滑膜
付き部材を提供する。 【解決手段】 内径０．１〜３μｍの微細な孔を多数有
する硬質膜の第１層と、固体潤滑膜の第２層が形成され
た固体潤滑膜付き部材。第２層形成前の第１層の表面粗
さＲｍａｘを１μｍ以下とし、第２層の固体潤滑膜に
は、イオンプレーテイング法、スパッタリング法、また
は、ショットピーニング法でＭｏＳ2膜、ＷＳ2膜、Ｎｂ
Ｓ2膜、雲母膜、Ｓｂ2Ｏ3膜、ＢＮ膜、ＷＳｅ膜、Ｍｏ
Ｓｅ2膜、Ａｕ膜、または、Ａｇ膜などを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、潤滑性及び耐摩耗
性に優れた固体潤滑膜付き部材に関し、より詳しくは、
摺動摩耗部品や工具などの機械部品用途として有用な、
低摩擦係数で耐摩耗性を向上した固体潤滑膜付き部材に
関する。
性に優れた固体潤滑膜付き部材に関し、より詳しくは、
摺動摩耗部品や工具などの機械部品用途として有用な、
低摩擦係数で耐摩耗性を向上した固体潤滑膜付き部材に
関する。
【０００２】
【従来の技術】工具や機械部品の摩擦係数を低減して耐
摩耗特性を向上させる手段として、部材表面に固体潤滑
膜を形成する方法が知られている。例えば、機械部品表
面に油を塗布したり、潤滑微粒子を分散させたフィルム
やオイルで覆ったり、スパッタリング法でＭｏＳ2膜等
どを形成したりする。
摩耗特性を向上させる手段として、部材表面に固体潤滑
膜を形成する方法が知られている。例えば、機械部品表
面に油を塗布したり、潤滑微粒子を分散させたフィルム
やオイルで覆ったり、スパッタリング法でＭｏＳ2膜等
どを形成したりする。
【０００３】しかしこれら従来の方法では、固体潤滑膜
が部材と拡散層を形成せず、部材と固体潤滑膜との密着
力が弱かった。また、膜自体は耐摩耗性を有しないの
で、長時間使用していると膜が摩耗し、部材表面から剥
離、摩耗して失われてしまうという欠点があった。
が部材と拡散層を形成せず、部材と固体潤滑膜との密着
力が弱かった。また、膜自体は耐摩耗性を有しないの
で、長時間使用していると膜が摩耗し、部材表面から剥
離、摩耗して失われてしまうという欠点があった。
【０００４】また、ＭｏＳ2などの固体潤滑膜は一般に
密着力が弱くて吸湿性が高いので、膜自身が水分を吸着
して粘性をもち、部材からすぐに剥離してしまいやすか
った。
密着力が弱くて吸湿性が高いので、膜自身が水分を吸着
して粘性をもち、部材からすぐに剥離してしまいやすか
った。
【０００５】更に、高速回転するポンプの軸や軸受けな
どでは特に高い耐摩耗性と高い潤滑性（低摩擦係数）が
必要であり、さらに水中、熱水中で使用されるものは固
体潤滑膜のより高い密着力を必要とする。このため上記
従来の固体潤滑膜では特性が不十分であり、これまでは
高価なセラミックス材や溶射材などを使用せざるを得な
かった。
どでは特に高い耐摩耗性と高い潤滑性（低摩擦係数）が
必要であり、さらに水中、熱水中で使用されるものは固
体潤滑膜のより高い密着力を必要とする。このため上記
従来の固体潤滑膜では特性が不十分であり、これまでは
高価なセラミックス材や溶射材などを使用せざるを得な
かった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、安価
な固体潤滑膜を用いても固体潤滑膜と部材との密着力が
低下せず、長時間にわたって低摩擦係数が得られ、しか
も高い耐摩耗性が保持できる固体潤滑膜付き部材を提供
することを目的とする。
な固体潤滑膜を用いても固体潤滑膜と部材との密着力が
低下せず、長時間にわたって低摩擦係数が得られ、しか
も高い耐摩耗性が保持できる固体潤滑膜付き部材を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
の本発明の固体潤滑膜付き部材は、内径０．１〜３μｍ
の微細な孔を多数有する硬質膜の第１層と、固体潤滑膜
の第２層が形成されたことを特徴とする。
の本発明の固体潤滑膜付き部材は、内径０．１〜３μｍ
の微細な孔を多数有する硬質膜の第１層と、固体潤滑膜
の第２層が形成されたことを特徴とする。
【０００８】本発明の固体潤滑膜付き部材では、第２層
を形成する前の第１層の表面粗さＲｍａｘが１μｍ以下
であることが望ましい。
を形成する前の第１層の表面粗さＲｍａｘが１μｍ以下
であることが望ましい。
【０００９】第１層の硬質膜は、カソードアークイオン
プレーティング法による窒化物膜、炭窒化物膜、また
は、炭化物膜であることが好ましい。カソードアークイ
オンプレーティング法では、バイアス電圧を−５００〜
−１５００Ｖとするとよい。
プレーティング法による窒化物膜、炭窒化物膜、また
は、炭化物膜であることが好ましい。カソードアークイ
オンプレーティング法では、バイアス電圧を−５００〜
−１５００Ｖとするとよい。
【００１０】第２層の固体潤滑膜は、イオンプレーテイ
ング法、スパッタリング法、または、ショットピーニン
グ法で形成されたＭｏＳ2膜、ＷＳ2膜、ＮｂＳ2膜、雲
母膜、Ｓｂ2Ｏ3膜、ＢＮ膜、ＷＳｅ膜、ＭｏＳｅ2膜、
Ａｕ膜、または、Ａｇ膜であることが好ましい。イオン
プレーテイング法、スパッタリング法、または、ショッ
トピーニング法では、バイアス電圧を−５００〜−１５
００Ｖとするとよい。
ング法、スパッタリング法、または、ショットピーニン
グ法で形成されたＭｏＳ2膜、ＷＳ2膜、ＮｂＳ2膜、雲
母膜、Ｓｂ2Ｏ3膜、ＢＮ膜、ＷＳｅ膜、ＭｏＳｅ2膜、
Ａｕ膜、または、Ａｇ膜であることが好ましい。イオン
プレーテイング法、スパッタリング法、または、ショッ
トピーニング法では、バイアス電圧を−５００〜−１５
００Ｖとするとよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の固体潤滑膜付き部材の部
材には、従来から摺動摩耗部品や工具などの機械部品用
途に従来から用いられているものが適用できる。例え
ば、切削工具、金型用のＳＫＤ鋼、ＳＫＨ鋼、ＳＫＳ
鋼、機械構造用のＳＣ鋼などである。
材には、従来から摺動摩耗部品や工具などの機械部品用
途に従来から用いられているものが適用できる。例え
ば、切削工具、金型用のＳＫＤ鋼、ＳＫＨ鋼、ＳＫＳ
鋼、機械構造用のＳＣ鋼などである。
【００１２】部材表面には、第１層として内径０．１〜
３μｍの微細な孔を多数有する硬質膜を形成するが、こ
れは硬質膜と固体潤滑膜との密着性を向上させることを
目的として形成するものである。
３μｍの微細な孔を多数有する硬質膜を形成するが、こ
れは硬質膜と固体潤滑膜との密着性を向上させることを
目的として形成するものである。
【００１３】硬質膜表面に０．１〜３μｍの微細な孔
（凹み）を多数形成すれば、その凹みを核として固体潤
滑膜が付着し、アンカー効果によって密着力が向上する
のである。また、固体潤滑膜が摩耗されても、凹みに堆
積している固体潤滑膜が相手材と接触し、掘り起こさ
れ、染み出すことにより、部材表面の固体潤滑性が長時
間保たれることにもなる。
（凹み）を多数形成すれば、その凹みを核として固体潤
滑膜が付着し、アンカー効果によって密着力が向上する
のである。また、固体潤滑膜が摩耗されても、凹みに堆
積している固体潤滑膜が相手材と接触し、掘り起こさ
れ、染み出すことにより、部材表面の固体潤滑性が長時
間保たれることにもなる。
【００１４】微細な孔の内径を０．１〜３μｍとするの
は、この範囲の内径とすることで固体潤滑膜が孔に入り
込み、表面から容易に除去されないからである。また、
この微細な孔は、膜厚が５μｍで面積当たり０．０１
％、１０〜２０μｍで０．００１％程度の存在量が好ま
しい。
は、この範囲の内径とすることで固体潤滑膜が孔に入り
込み、表面から容易に除去されないからである。また、
この微細な孔は、膜厚が５μｍで面積当たり０．０１
％、１０〜２０μｍで０．００１％程度の存在量が好ま
しい。
【００１５】硬質膜は、望ましくは窒化物、炭窒化物、
または、炭化物からなるもので、具体的にはＣｒＮ、Ｔ
ｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮなどを用いることができ、
このような材質とすることで、耐摩耗性と低摩擦係数が
得られる。硬質膜は、例えばカソードアーク式イオンプ
レーティング法で形成することができる。
または、炭化物からなるもので、具体的にはＣｒＮ、Ｔ
ｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮなどを用いることができ、
このような材質とすることで、耐摩耗性と低摩擦係数が
得られる。硬質膜は、例えばカソードアーク式イオンプ
レーティング法で形成することができる。
【００１６】このカソードアーク式イオンプレーティン
グ法は、蒸発源である金属ターゲットを陰極とし、チャ
ンバーを陽極として、これらの間にアーク放電を起こし
て金属蒸気をイオン化させ、一方で反応ガスをイオンと
の衝突によりイオン化し、金属イオンと反応ガスイオン
とで生成した化合物を部材表面に積層させて膜を形成す
るものである。例えば窒化膜を形成する場合は、チャン
バー内に窒素原子を含む反応ガスを導入すればよい。
グ法は、蒸発源である金属ターゲットを陰極とし、チャ
ンバーを陽極として、これらの間にアーク放電を起こし
て金属蒸気をイオン化させ、一方で反応ガスをイオンと
の衝突によりイオン化し、金属イオンと反応ガスイオン
とで生成した化合物を部材表面に積層させて膜を形成す
るものである。例えば窒化膜を形成する場合は、チャン
バー内に窒素原子を含む反応ガスを導入すればよい。
【００１７】カソードアーク式イオンプレーティング法
は、金属のイオン化率が高く、複数の蒸発源をチャンバ
ー内の上下左右に設置できるので、複合膜や、大型形状
や複雑形状の部材に均一な厚さの膜が形成でき、これら
部材の硬質膜形成に向いている。膜形成前に、ターゲッ
トと部材間にかけるバイアス電圧を−５００〜−１５０
０Ｖとすると、金属が部材に付着し、最大粗さ５μｍの
凹凸となる。この上に窒化膜等の硬質膜を成膜すれば、
内径０．１〜３μｍの多数の孔が形成できる。
は、金属のイオン化率が高く、複数の蒸発源をチャンバ
ー内の上下左右に設置できるので、複合膜や、大型形状
や複雑形状の部材に均一な厚さの膜が形成でき、これら
部材の硬質膜形成に向いている。膜形成前に、ターゲッ
トと部材間にかけるバイアス電圧を−５００〜−１５０
０Ｖとすると、金属が部材に付着し、最大粗さ５μｍの
凹凸となる。この上に窒化膜等の硬質膜を成膜すれば、
内径０．１〜３μｍの多数の孔が形成できる。
【００１８】バイアス電圧を−５００Ｖ未満と低くする
と、孔の数が減少し、本発明の効果が少なくなる。一
方、バイアス電圧を−１５００Ｖを超えて高くすると、
孔の数は増加するが、部材の表面粗さも増加し、製品と
しての寸法精度が落ちてくる。
と、孔の数が減少し、本発明の効果が少なくなる。一
方、バイアス電圧を−１５００Ｖを超えて高くすると、
孔の数は増加するが、部材の表面粗さも増加し、製品と
しての寸法精度が落ちてくる。
【００１９】第２層には固体潤滑膜を第１層の上に形成
する。固体潤滑膜の材料には、硫化物のＭｏＳ2、Ｗ
Ｓ2、ＮｂＳ2、酸化物の雲母、Ｓｂ2Ｏ3、窒化物のＢ
Ｎ、セレン化物のＷＳｅ、ＭｏＳｅ2、金属のＡｕ、Ａ
ｇなどが挙げられる。この固体潤滑膜は、例えばイオン
プレーティング法、スパッタリング法、ショットピーニ
ング法などで形成すればよい。
する。固体潤滑膜の材料には、硫化物のＭｏＳ2、Ｗ
Ｓ2、ＮｂＳ2、酸化物の雲母、Ｓｂ2Ｏ3、窒化物のＢ
Ｎ、セレン化物のＷＳｅ、ＭｏＳｅ2、金属のＡｕ、Ａ
ｇなどが挙げられる。この固体潤滑膜は、例えばイオン
プレーティング法、スパッタリング法、ショットピーニ
ング法などで形成すればよい。
【００２０】第２層を形成する前の第１層の表面粗さＲ
ｍａｘは、表面研磨処理等により、望ましくは１μｍ以
下とする。これにより、「ドロップレット」といわれる
硬質膜表面に形成される溶融金属を除去、減少でき、硬
質膜と固体潤滑膜との接触面積が増えて密着力が向上す
るからである。また、ドロップレットが膜から剥離して
固体潤滑膜を削ってしまうことも防げる。表面研磨処理
としては、ダイヤモンドペーパー研磨、平面研削機、バ
フ研磨等が利用できる。
ｍａｘは、表面研磨処理等により、望ましくは１μｍ以
下とする。これにより、「ドロップレット」といわれる
硬質膜表面に形成される溶融金属を除去、減少でき、硬
質膜と固体潤滑膜との接触面積が増えて密着力が向上す
るからである。また、ドロップレットが膜から剥離して
固体潤滑膜を削ってしまうことも防げる。表面研磨処理
としては、ダイヤモンドペーパー研磨、平面研削機、バ
フ研磨等が利用できる。
【００２１】固体潤滑膜は、硬質膜に形成された孔の内
部に入り込み、部材と固体潤滑膜の密着力をアンカー効
果により機械的に結合する。この結合力は、従来方法よ
り強くなる。
部に入り込み、部材と固体潤滑膜の密着力をアンカー効
果により機械的に結合する。この結合力は、従来方法よ
り強くなる。
【００２２】スパッタリング法で固体潤滑膜を形成場合
は更に、直流（ＤＣ）スパッタリングや、高周波（Ｒ
Ｆ）スパッタリング法を用いることができる。放電ガス
にはＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ等の不活性ガスが利用できるが、
取り扱いが容易であるＡｒガスが好ましい。例えば放電
ガス圧を１〜４Ｐａに設定すれば、緻密で密着力が高い
固体潤滑膜が形成される。ターゲットに対する放電電力
は、ターゲット当たり１００〜５００Ｗとすればよい。
は更に、直流（ＤＣ）スパッタリングや、高周波（Ｒ
Ｆ）スパッタリング法を用いることができる。放電ガス
にはＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ等の不活性ガスが利用できるが、
取り扱いが容易であるＡｒガスが好ましい。例えば放電
ガス圧を１〜４Ｐａに設定すれば、緻密で密着力が高い
固体潤滑膜が形成される。ターゲットに対する放電電力
は、ターゲット当たり１００〜５００Ｗとすればよい。
【００２３】固体潤滑膜の膜厚は、０．１〜４μｍとす
ることが望ましい。０．１μｍ未満では十分な潤滑性は
得られず、４μｍを超えると膜のせん断が起こりやすく
なり、膜中に多くのＡｒ分子を含有するので潤滑特性も
劣化してくるからである。
ることが望ましい。０．１μｍ未満では十分な潤滑性は
得られず、４μｍを超えると膜のせん断が起こりやすく
なり、膜中に多くのＡｒ分子を含有するので潤滑特性も
劣化してくるからである。
【００２４】ショットピーニング法で固体潤滑膜を形成
する場合は、固体潤滑剤粉末と合成樹脂粒子とを一定割
合で混合した混合体を、乾式ブラスト装置により部材表
面に噴射すればよい。固体潤滑剤粉末は部材表面に衝突
して付着し、樹脂粒子は表面に衝突すると同時に反発し
て気体流とともに飛び去る。このとき樹脂粒子は、表面
に付着した固体潤滑粉体を打ち込みかつ擦り込み、表面
との密着性の良い固体潤滑膜が形成される。なお、ショ
ットピーニング法においては固体潤滑膜の厚膜を形成し
にくいので、厚さ１μｍ以下が適当である。
する場合は、固体潤滑剤粉末と合成樹脂粒子とを一定割
合で混合した混合体を、乾式ブラスト装置により部材表
面に噴射すればよい。固体潤滑剤粉末は部材表面に衝突
して付着し、樹脂粒子は表面に衝突すると同時に反発し
て気体流とともに飛び去る。このとき樹脂粒子は、表面
に付着した固体潤滑粉体を打ち込みかつ擦り込み、表面
との密着性の良い固体潤滑膜が形成される。なお、ショ
ットピーニング法においては固体潤滑膜の厚膜を形成し
にくいので、厚さ１μｍ以下が適当である。
【００２５】
【実施例】実施例１ ・・・ 厚さ２ｍｍ、２０ｍｍ角
の工具鋼（ＳＫＨ５１）を部材とし、マルチアーク社製
カソードアーク式イオンプレーティング装置を用いて第
１層の膜を形成した。ターゲットにはＣｒ金属を用い
た。部材をエタノール中で超音波洗浄した後、真空チャ
ンバー内にセットし、チャンバー内を２×１０-5Ｔｏｒ
ｒ以下まで排気した。ターゲットと部材間に−１０００
Ｖのバイアス電圧を印加し、Ｃｒ金属のメタルボンバー
ドで部材表面を洗浄し、加熱してＣｒイオンの打ち込み
を行い、部材温度を４５０℃にした。
の工具鋼（ＳＫＨ５１）を部材とし、マルチアーク社製
カソードアーク式イオンプレーティング装置を用いて第
１層の膜を形成した。ターゲットにはＣｒ金属を用い
た。部材をエタノール中で超音波洗浄した後、真空チャ
ンバー内にセットし、チャンバー内を２×１０-5Ｔｏｒ
ｒ以下まで排気した。ターゲットと部材間に−１０００
Ｖのバイアス電圧を印加し、Ｃｒ金属のメタルボンバー
ドで部材表面を洗浄し、加熱してＣｒイオンの打ち込み
を行い、部材温度を４５０℃にした。
【００２６】次に、チャンバー内にＮ2ガスを５０ｍＴ
ｏｒｒまで導入し、バイアス電圧−３００ＶでＣｒＮ膜
を１０μｍ形成し第１層とした。
ｏｒｒまで導入し、バイアス電圧−３００ＶでＣｒＮ膜
を１０μｍ形成し第１層とした。
【００２７】形成したＣｒＮ膜の表面を観察すると、１
ｍｍ2当たり、内径０．２〜３μｍの孔が１００〜２０
０個形成されていた。
ｍｍ2当たり、内径０．２〜３μｍの孔が１００〜２０
０個形成されていた。
【００２８】続いて、ＲＦマグネトロンスパッタリング
装置（日電アネルバ株式会社製、ＳＰＦ５３０Ｈ）を用
いて、第２層の潤滑剤膜を形成した。装置内の所定位置
に、直径５インチの円盤型二硫化モリブデン（Ｍｏ
Ｓ2）ターゲットをセットし、チャンバー内の真空度が
５×１０-4 Ｐａになるまで真空引きし、Ａｒガスを
０．４Ｐａまで導入した。放電電力は３００Ｗ（２．３
７Ｗ／ｃｍ2）投入し、ＭｏＳ2をＡｒガス雰囲気で１．
２μｍ形成して第２層とした。
装置（日電アネルバ株式会社製、ＳＰＦ５３０Ｈ）を用
いて、第２層の潤滑剤膜を形成した。装置内の所定位置
に、直径５インチの円盤型二硫化モリブデン（Ｍｏ
Ｓ2）ターゲットをセットし、チャンバー内の真空度が
５×１０-4 Ｐａになるまで真空引きし、Ａｒガスを
０．４Ｐａまで導入した。放電電力は３００Ｗ（２．３
７Ｗ／ｃｍ2）投入し、ＭｏＳ2をＡｒガス雰囲気で１．
２μｍ形成して第２層とした。
【００２９】得られた固体潤滑膜付き部材を、直径６ｍ
ｍのＳＵＳ４４０Ｃ製のボールを用い、荷重１０Ｎ、周
速度０．５ｍ／ｓｅｃとした直径１２ｍｍのボールオン
ディスク試験で、ＭｏＳ2が無くなる回数を耐久摩擦回
数として評価した。耐久摩擦回数は４５０×１０2回
で、摩擦係数は０．１であった。また、ビッカース硬度
は１８００ＨＶであった。また、密着力を、部材表面に
カッターナイフを用いて間隔１ｍｍ、長さ約１０ｍｍの
傷を格子状に形成し、その部分に粘着テープを貼付し、
これを一気に剥がして膜の剥離を観察したところ、剥離
は一切見られなかった。
ｍのＳＵＳ４４０Ｃ製のボールを用い、荷重１０Ｎ、周
速度０．５ｍ／ｓｅｃとした直径１２ｍｍのボールオン
ディスク試験で、ＭｏＳ2が無くなる回数を耐久摩擦回
数として評価した。耐久摩擦回数は４５０×１０2回
で、摩擦係数は０．１であった。また、ビッカース硬度
は１８００ＨＶであった。また、密着力を、部材表面に
カッターナイフを用いて間隔１ｍｍ、長さ約１０ｍｍの
傷を格子状に形成し、その部分に粘着テープを貼付し、
これを一気に剥がして膜の剥離を観察したところ、剥離
は一切見られなかった。
【００３０】従来例１ ・・・ 実施例１と同じ部材
に、電子ビーム式イオンプレーティング装置を用いて孔
を形成せずに実施例１と同厚みの第１層を形成し、実施
例１と同様にしてＭｏＳ2の第２層を形成した。実施例
１と同様に評価したところ、耐久摩擦回数は２７０×１
０2回で、摩擦係数は０．１５であった。また、ビッカ
ース硬度は９００ＨＶであった。実施例１と同様の密着
力評価では、膜の約５０％が剥離した。
に、電子ビーム式イオンプレーティング装置を用いて孔
を形成せずに実施例１と同厚みの第１層を形成し、実施
例１と同様にしてＭｏＳ2の第２層を形成した。実施例
１と同様に評価したところ、耐久摩擦回数は２７０×１
０2回で、摩擦係数は０．１５であった。また、ビッカ
ース硬度は９００ＨＶであった。実施例１と同様の密着
力評価では、膜の約５０％が剥離した。
【００３１】実施例２ ・・・ 厚さ２ｍｍ、２０ｍｍ
角のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を部材とし、ＣｒＮ
膜を２０μｍとした以外は実施例１と同様にして第１層
の膜を形成した。形成したＣｒＮ膜の表面を観察する
と、１ｍｍ2当たり、内径０．２〜２μｍの孔が１００
〜２００個形成されていた。
角のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を部材とし、ＣｒＮ
膜を２０μｍとした以外は実施例１と同様にして第１層
の膜を形成した。形成したＣｒＮ膜の表面を観察する
と、１ｍｍ2当たり、内径０．２〜２μｍの孔が１００
〜２００個形成されていた。
【００３２】この部材表面をバフ研磨して、表面粗さＲ
ｍａｘを０．０８μｍにした。この研磨した部材に、Ｍ
ｏＳ2粉末７４０ｇと５０μｍの樹脂ビーズ３２０ｇと
の混合粉を、噴射エアーガンと部材との距離を１００ｍ
ｍ、噴射エアー圧を３ｋｇｆ/ｃｍ2にして吹き付け、シ
ョットピーニング法によりＭｏＳ2膜からなる第２層膜
を形成した。第２層の膜厚は１μｍであった。
ｍａｘを０．０８μｍにした。この研磨した部材に、Ｍ
ｏＳ2粉末７４０ｇと５０μｍの樹脂ビーズ３２０ｇと
の混合粉を、噴射エアーガンと部材との距離を１００ｍ
ｍ、噴射エアー圧を３ｋｇｆ/ｃｍ2にして吹き付け、シ
ョットピーニング法によりＭｏＳ2膜からなる第２層膜
を形成した。第２層の膜厚は１μｍであった。
【００３３】実施例１と同様の密着力評価では、膜の隔
離は一切見られなかった。
離は一切見られなかった。
【００３４】また、荷重２００ｋｇｆ、回転速度５０ｒ
ｐｍのファレックス試験では、回転開始から１０００秒
経過してもトルク値はほとんどかわらず、固体潤滑膜も
剥離しなかった。
ｐｍのファレックス試験では、回転開始から１０００秒
経過してもトルク値はほとんどかわらず、固体潤滑膜も
剥離しなかった。
【００３５】従来例１の部材を同様にファレックス試験
で評価したところ、回転開始後ＭｏＳ2粉末が飛び散
り、８００秒経過後からトルク値が徐々に増加した。
で評価したところ、回転開始後ＭｏＳ2粉末が飛び散
り、８００秒経過後からトルク値が徐々に増加した。
【００３６】実施例３ ・・・ 実施例１と同様に第１
層としてＣｒＮ膜を１０μｍ形成し、表面に発生してい
るドロップレットをバフ研磨で取り去って評価した。バ
フ研磨前の表面粗さＲａは０．０８μｍ、バフ研磨後は
０．０３μｍであった。
層としてＣｒＮ膜を１０μｍ形成し、表面に発生してい
るドロップレットをバフ研磨で取り去って評価した。バ
フ研磨前の表面粗さＲａは０．０８μｍ、バフ研磨後は
０．０３μｍであった。
【００３７】その上に、神港精機製ピアス式イオンプレ
ーティング装置により、Ａｇ膜からなる固体潤滑膜を形
成した。銅−モリブデン製ルツボに台形型のＡｇインゴ
ットを入れ、電子ビーム出力１０ｋＷ、４０ｍＶ、イオ
ン化電流５０ｍＶ、２０Ａ、バイアス電圧−２００Ｖの
条件で３０秒成膜し、Ａｇ膜を０．５μｍ形成した。
ーティング装置により、Ａｇ膜からなる固体潤滑膜を形
成した。銅−モリブデン製ルツボに台形型のＡｇインゴ
ットを入れ、電子ビーム出力１０ｋＷ、４０ｍＶ、イオ
ン化電流５０ｍＶ、２０Ａ、バイアス電圧−２００Ｖの
条件で３０秒成膜し、Ａｇ膜を０．５μｍ形成した。
【００３８】荷重２Ｎ、半径６ｍｍ、約６００００回転
のボールオンデイスク試験により、Ａｇ膜が無くなる回
数を耐久摩擦回数として耐摩耗性を評価したところ、耐
久摩擦回数は２５０×１０2回、摩擦係数は０．４５で
あった。実施例１と同様の密着力評価では、膜の隔離は
一切見られなかった。
のボールオンデイスク試験により、Ａｇ膜が無くなる回
数を耐久摩擦回数として耐摩耗性を評価したところ、耐
久摩擦回数は２５０×１０2回、摩擦係数は０．４５で
あった。実施例１と同様の密着力評価では、膜の隔離は
一切見られなかった。
【００３９】従来例２ ・・・ 実施例２と同じ部材
に、電子ビーム式イオンプレーティング装置を用いて孔
を形成せずに実施例２と同厚みの第１層を形成し、実施
例２と同様にしてＡｇ膜の第２層を形成した。実施例２
と同様に評価したところ、耐久摩擦回数は１７０×１０
2回で、摩擦係数は０．５であった。また、実施例１と
同様の密着力評価では、膜の約３０％が剥離した。
に、電子ビーム式イオンプレーティング装置を用いて孔
を形成せずに実施例２と同厚みの第１層を形成し、実施
例２と同様にしてＡｇ膜の第２層を形成した。実施例２
と同様に評価したところ、耐久摩擦回数は１７０×１０
2回で、摩擦係数は０．５であった。また、実施例１と
同様の密着力評価では、膜の約３０％が剥離した。
【００４０】実施例４ ・・・ 高速ポンプの軸受け及
び軸に、実施例１と同様にしてＣｒＮ膜を２０μｍ形成
し、表面をＳｉＣの粉が分散された研磨体で研磨した。
研磨前の表面粗さＲａは０．２０μｍ、研磨後は０．０
８μｍであった。その上に実施例２と同様にしてＭｏＳ
2膜を１μｍ形成した。
び軸に、実施例１と同様にしてＣｒＮ膜を２０μｍ形成
し、表面をＳｉＣの粉が分散された研磨体で研磨した。
研磨前の表面粗さＲａは０．２０μｍ、研磨後は０．０
８μｍであった。その上に実施例２と同様にしてＭｏＳ
2膜を１μｍ形成した。
【００４１】これら軸受け及び軸をポンプに組み上げ、
加速試験として、常温水中で軸速度１７ｍ／ｓで回転さ
せた。その結果、２４時間の加速試験後でも膜の損傷は
ほとんど観察されなかった。
加速試験として、常温水中で軸速度１７ｍ／ｓで回転さ
せた。その結果、２４時間の加速試験後でも膜の損傷は
ほとんど観察されなかった。
【００４２】比較例 ・・・ ＭｏＳ2膜を形成しない
以外は実施例４と同様の軸受け及び軸をポンプに組み上
げ、実施例４と同様の試験をしたところ、試験後３０分
で膜の摩耗が発生してガタが起き、性能が不十分だっ
た。
以外は実施例４と同様の軸受け及び軸をポンプに組み上
げ、実施例４と同様の試験をしたところ、試験後３０分
で膜の摩耗が発生してガタが起き、性能が不十分だっ
た。
【００４３】
【発明の効果】本発明により、安価な固体潤滑膜を用い
ても固体潤滑膜と部材との密着力が低下せず、長時間に
わたって低摩擦係数が得られ、なおかつ高い耐摩耗性が
保持できる固体潤滑膜付き部材を提供することができ
た。
ても固体潤滑膜と部材との密着力が低下せず、長時間に
わたって低摩擦係数が得られ、なおかつ高い耐摩耗性が
保持できる固体潤滑膜付き部材を提供することができ
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｃ 33/10 Ｆ１６Ｃ 33/10 Ｄ 33/12 33/12 Ｚ 33/14 33/14 Ｚ 33/24 33/24 Ｚ
Claims (4)
- 【請求項１】 内径０．１〜３μｍの微細な孔を多数有
する硬質膜の第１層と、固体潤滑膜の第２層が形成され
た固体潤滑膜付き部材。 - 【請求項２】 第２層を形成する前の第１層の表面粗さ
Ｒｍａｘが１μｍ以下である請求項１に記載の固体潤滑
膜付き部材。 - 【請求項３】 第１層の硬質膜が、カソードアークイオ
ンプレーティング法による窒化物膜、炭窒化物膜、また
は、炭化物膜である請求項１または請求項２に記載の固
体潤滑膜付き部材。 - 【請求項４】 第２層の固体潤滑膜が、イオンプレーテ
イング法、スパッタリング法、または、ショットピーニ
ング法で形成されたＭｏＳ2膜、ＷＳ2膜、ＮｂＳ2膜、
雲母膜、Ｓｂ2Ｏ3膜、ＢＮ膜、ＷＳｅ膜、ＭｏＳｅ
2膜、Ａｕ膜、または、Ａｇ膜である請求項１〜請求項
３のいずれかに記載の固体潤滑膜付き部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35409098A JP2000178720A (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 固体潤滑膜付き部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35409098A JP2000178720A (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 固体潤滑膜付き部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000178720A true JP2000178720A (ja) | 2000-06-27 |
Family
ID=18435229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35409098A Pending JP2000178720A (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 固体潤滑膜付き部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000178720A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002086182A1 (de) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Deutsche Bahn Ag | Verfahren zur vermeidung von presssitzschäden an radsätzen, insbesondere an radsätzen von schienenfahrzeugen |
| WO2003091474A1 (de) * | 2002-04-25 | 2003-11-06 | Unaxis Balzers Ag | Strukturiertes schichtsystem |
| JP2004060742A (ja) * | 2002-07-29 | 2004-02-26 | Nidec Tosok Corp | ボールねじ |
| US7687112B2 (en) | 2004-07-14 | 2010-03-30 | Kinetitec Corporation | Surface for reduced friction and wear and method of making the same |
| CN102560354A (zh) * | 2010-12-28 | 2012-07-11 | 日立工具股份有限公司 | 耐蚀性优异的被覆物品的制造方法及被覆物品 |
| JP2013076124A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 耐食性に優れた被覆物品の製造方法および被覆物品 |
| JP2013082987A (ja) * | 2010-12-28 | 2013-05-09 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 耐食性に優れた被覆物品の製造方法および被覆物品 |
| WO2013145233A1 (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | オーエスジー株式会社 | 切削工具用硬質被膜及び硬質被膜被覆切削工具 |
| WO2013153640A1 (ja) * | 2012-04-11 | 2013-10-17 | オーエスジー株式会社 | 切削工具用硬質被膜及び硬質被膜被覆切削工具 |
-
1998
- 1998-12-14 JP JP35409098A patent/JP2000178720A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7318847B2 (en) * | 2002-04-25 | 2008-01-15 | Oerlikon Trading Ag, Trubbach | Structured coating system |
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| WO2013145233A1 (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | オーエスジー株式会社 | 切削工具用硬質被膜及び硬質被膜被覆切削工具 |
| WO2013153640A1 (ja) * | 2012-04-11 | 2013-10-17 | オーエスジー株式会社 | 切削工具用硬質被膜及び硬質被膜被覆切削工具 |
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