JP2001200849A - 摺動部材及び組み合わされた２つの摺動部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、耐摩耗性に優れ、しかも相手部材に
対する攻撃性の低減や、加工コストの低減（前記鏡面仕
上げ加工を施した場合の加工コストに比べ）を達成でき
る摺動部材及び組み合わされた２つの摺動部材を提供す
ることを課題とする。 【解決手段】本発明の摺動部材は、相手部材７の摺動面
７０に当接して相対的に摺動する摺動面４０ａを備えた
摺動部材１Ａであって、該摺動部材１Ａは、基材２と、
基材２上に形成された下層ダイヤモンド薄膜３と、下層
ダイヤモンド薄膜３の表面３０に形成されたダイヤモン
ド粒子６を含有した上層被膜４ａからなることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相手部材に当接し
た状態で繰り返し摺動する摺動部材及び、互いに当接し
た状態で繰り返し摺動する組み合わされた２つの摺動部
材に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平６ー２９４３０７号公報には、摺
動部材の耐摩耗性向上を目的として基材表面にダイヤモ
ンド薄膜を形成した場合、その摺動面としての耐摩耗性
に優れる反面、表面粗さ〔Ｒｚ（以下同じ）〕１μｍ以
上となり、相手材の摺動面に対し攻撃性が高くなるた
め、ダイヤモンド薄膜の凹凸の凹部に軟質金属を埋め込
み、相手材のアブレッシブ摩耗を低減することが開示さ
れている。

【０００３】また、例えば、摺動部材の攻撃性が高い場
合には、相手材のアブレッシブ摩耗が激しく、削り取ら
れた多量の微粉末が互いの摺動面に付着して焼付を発生
する可能性があることが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平６ー２９４
３０７号公報に開示された摺動部材は、ダイヤモンド薄
膜の凹凸の凹部に埋め込まれた軟質金属の作用によって
相手材の摺動面に対する攻撃性を低減するものである
が、軟質金属が両摺動面（摺動部）を膜状に覆わない場
合には、表面粗さ１μｍ以上のダイヤモンド薄膜が直
接、相手材の摺動面に接触するため、攻撃性を低減する
に至らず、なお改善の余地がある。

【０００５】そこで、前記攻撃性を低減するためには、
例えば、基材の表面や、ダイヤモンド薄膜の表面など
に、鏡面仕上げ（鏡面研摩）加工を施し、それぞれ表面
粗さ０．１μｍ以下とすれば改善できると考えられる
が、加工コスト面で不利となる。

【０００６】本発明は、前記事情に鑑みなされたもの
で、耐摩耗性に優れ、しかも相手部材に対する攻撃性の
低減や、加工コストの低減（前記鏡面仕上げ加工を施し
た場合の加工コストに比べ）を達成できる摺動部材及び
組み合わされた２つの摺動部材を提供することを課題と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１発明の摺動部材は、
相手部材の摺動面に当接して相対的に摺動する摺動面を
備えた摺動部材であって、該摺動部材は、基材と、該基
材上に形成された下層ダイヤモンド薄膜と、該下層ダイ
ヤモンド薄膜の表面に形成されたダイヤモンド粒子を含
有した上層被膜からなることを特徴とする。

【０００８】第２発明の組み合わされた２つの摺動部材
は、互いに当接して相対的に摺動する摺動面を備えた一
方及び他方の２つの摺動部材であって、一方の該摺動部
材は、基材と、該基材上に形成された硬質炭素被膜とか
らなり、他方の該摺動部材は、基材と、該基材上に形成
されたダイヤモンド粒子を含有する被膜とからなること
を特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】第１発明の摺動部材は、基材と、
基材上に順に形成された下層ダイヤモンド薄膜と、上層
被膜からなる。

【００１０】このため、第１発明の摺動部材は、相手部
材と対向する位置で当接させ、相対移動させた初期摺動
時に、前記上層被膜の表面が相手部材の表面とともに初
期摺動面として作用する。

【００１１】この場合、互いに摺動する、摺動部材の上
層被膜と、相手部材の表面とは、相互の摺動領域（微細
凹凸の凸頂部分）が削り取られて平坦化してなじみ、か
つ部分的に上層被膜より露出した下層ダイヤモンド薄膜
が上層被膜とともに相手部材の摺動面と摺動する状態が
得られ実用に適するものとなる。

【００１２】従って、第１発明の摺動部材は、実用時に
硬い摺動面を形成する領域に、従来のような鏡面仕上げ
加工を施すことなく攻撃性を低減できるとともに、鏡面
仕上げ加工を施こさずに済む分、摺動面を形成する領域
の仕上げ加工コストを低減できる。

【００１３】基材としては、例えば超硬合金や、鋼に窒
化処理したものや、セラミックなど、表面がＨｖ（ビッ
カースかたさ）３００のものを用いることができるが、
Ｈｖ５００以上のものを用いることが好ましい。

【００１４】基材の表面の仕上げ表面粗さ〔Ｒｚ（以
下、同じ）〕としては、鏡面加工と比べコスト面で有利
な０．２μｍほどである。

【００１５】下層ダイヤモンド薄膜は、前記基材の表面
に公知のプラズマＣＶＤ法により気相合成ダイヤモンド
として形成したものなどを用いることができる。

【００１６】下層ダイヤモンド薄膜は、基材の表面に直
接形成することや、あるいは基材の表面への密着性をさ
らに高めるため、例えば、シリコンなどの中間層を介し
て間接的に形成することができる。

【００１７】下層ダイヤモンド薄膜の厚さは、０．５μ
ｍ〜２０μｍであることが望ましい。この理由として
は、前記厚さが０．５μｍ未満であると耐久性が不足
し、２０μｍを超過するとコスト面で不利となったり、
面粗さが大きくなるからである。

【００１８】上層被膜の厚さは、０．５μｍ〜５μｍの
範囲であることが望ましい。この理由としては、０．５
μｍ未満であると、相手部材の摺動面を研摩する機能が
得られず、かつ相手部材の摺動面とのなじみ状態が低
い。また、前記５μｍを超過するとコスト面で不利なも
のとなる。

【００１９】上層被膜に含有されるダイヤモンド粒子の
粒径は、０．１μｍ〜２μｍであることが望ましい。こ
の理由としては、０．１μｍ未満であると、相手部材を
研摩する効果が得られず、２μｍを超過すると相手部材
を過剰に摩耗するからである。

【００２０】上層被膜に含有されるダイヤモンド粒子の
分散量は、０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲であること
が望ましい。この理由としては、０．１ｗｔ％未満であ
ると、相手部材の摺動面を研摩する機能が得られず、か
つ相手部材の摺動面とのなじみ状態が低い。また、１０
ｗｔ％を超過するものであると、摩擦係数が増え相手部
材の摺動面に対する攻撃性が高く、かつ相手部材の摺動
面の摩耗を早める。

【００２１】上層被膜は、ダイヤモンド粒子を含有した
樹脂コーティング層あるいはダイヤモンド粒子を含有し
ためっき層で形成することができる。

【００２２】樹脂コーティング層は、下層ダイヤモンド
薄膜の表面に、ダイヤモンド粒子を含有するコーティン
グ材をスプレーした後、焼き付けることによって形成で
きる。

【００２３】コーティング材としては、例えば、ポリイ
ミド樹脂や、ポリアミドイミド樹脂などをマトリックス
とし、固体潤滑剤〔（ＭｏＳ₂ ）、ポリテトラフルオロ
エチレン、グラファイト等〕を最大３０ｗｔ％含んだも
のを用いることができる。

【００２４】めっき層は、例えば、ダイヤモンド粒子
（平均粒径１μｍ、５ｗｔ％）を分散、調整されたメッ
キ液及びＮｉ、ＮｉーＰ、Ｆｅ、ＦｅーＰなどの金属を
用い、無電解・化学めっきを下層ダイヤモンド薄膜の表
面に施したり、電解折出法などを用いることにより形成
できる。

【００２５】第２発明の組み合わされた２つの摺動部材
は、互いに当接して相対的に摺動する摺動面を備えた一
方及び他方の２つの摺動部材からなる。一方及び他方の
２つの摺動部材は、いずれかが相手部材となる。

【００２６】このため、第２発明の一方の摺動部材及び
他方の摺動部材は、対向する位置で当接させ、相対移動
させた初期摺動時に、一方の摺動部材の硬質炭素皮膜
と、他方の摺動部材のダイヤモンド粒子を含有する被膜
とが互いに相対的に摺動する初期摺動面として作用す
る。

【００２７】この場合、一方の摺動部材の硬質炭素皮膜
と、他方の摺動部材のダイヤモンド粒子を含有する被膜
とは、相互の摺動領域（微細凹凸の凸頂部分）が削り取
られて平坦化してなじみ、かつ前記硬質炭素皮膜の平坦
化した領域と、前記被膜の平坦化した領域とで摺動する
境界部が形成され実用に適するものとなる。

【００２８】従って、第２発明の一方の摺動部材及び他
方の摺動部材は、実用時に硬い摺動面を形成する領域
に、従来のような鏡面仕上げ加工を施すことなく攻撃性
を低減できるとともに、鏡面仕上げ加工を施こさずに済
む分、摺動面を形成する領域の仕上げ加工コストを低減
できる。

【００２９】前記一方及び他方の２つの摺動部材の基材
は、前記第１発明の摺動部材の基材と同じものを用いる
ことができる。

【００３０】一方の摺動部材の基材上に形成された硬質
炭素被膜は、ダイヤモンド薄膜あるいはダイヤモンドラ
イクカーボン薄膜を用いることができる。

【００３１】ダイヤモンド薄膜は、第１発明の下層ダイ
ヤモンド薄膜と同じものを用いることができる。

【００３２】ダイヤモンドライクカーボン薄膜の厚さ
は、０．５μｍ〜２０μｍであることが望ましい。この
理由としては、前記厚さが０．５μｍ未満であると耐久
性が不足し、２０μｍを超過するとコスト面で不利とな
ったり、面粗さが大きくなるからである。

【００３３】ダイヤモンドライクカーボン膜としては、
Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｅ、Ｎｂ、Ｖなどの元素を含
んだものを用いることができる。

【００３４】他方の摺動部材の基材上に形成されたダイ
ヤモンド粒子を含有する被膜は、第１発明の上層被膜と
同じものを用いることができる。

【００３５】

【実施例】（実施例１）第１発明の摺動部材における実
施例１を図１及び図２に基づき説明する。

【００３６】図１に示す実施例１の摺動部材１Ａは、基
材２と、基材２の表面２０上に順に形成された下層ダイ
ヤモンド薄膜３と、上層被膜としての樹脂コーティング
層４ａとからなる。

【００３７】基材２は、鋼（Ｓ４５Ｃ）を窒化処理した
後、表面仕上げ加工を施こしたものであり、表面粗さ
〔Ｒｚ（以下同じ）〕０．３μｍ、Ｈｖ６００の表面２
０を備える。

【００３８】下層ダイヤモンド薄膜３は、基材２の表面
２０に公知のプラズマＣＶＤ法を施し厚さ２μｍに形成
された後、表面粗さ０．３μｍとなるように仕上加工さ
れた表面３０を備える。

【００３９】樹脂コーティング層４ａは、下層ダイヤモ
ンド薄膜３の表面３０に後記のようにして厚さ２μｍに
形成されたもので、樹脂コーティング材５ａ及び樹脂コ
ーティング材５ａ中に含有されたダイヤモンド粒子６か
らなる。

【００４０】樹脂コーティング層４ａは、以下に示すよ
うに形成される。すなわち、まず、ダイヤモンド粒子６
を含有する液状樹脂コーティング材が調整される。液状
樹脂コーティング材は、結合材としてのポリアミドイミ
ド樹脂に、溶剤（ｎーメチルー２ピロリドン）を配合し
て溶解した後、ダイヤモンド粒子（平均粒径１μｍ、５
ｗｔ％）と固体潤滑剤（ポリテトラフルオロエチレン）
５ｗｔ％を加え、攪拌を行うことにより得られる。

【００４１】ついで予め、アルカリ脱脂処理が施された
基材２の表面２０に、エアスプレーにて前記液状樹脂コ
ーティング材を吹き付け、０．５時間乾燥した後、１８
０℃×９０分の条件で焼成し、硬化させることにより樹
脂コーティング層４ａを形成した。

【００４２】この実施例１の摺動部材１Ａは、基材２の
表面２０上に下層ダイヤモンド薄膜３と樹脂コーティン
グ層４ａとが順に形成されいるため、相手部材７（図１
参照）と対向する位置で当接させ、矢印Ｙ１、Ｙ２方向
（図２参照）に相対移動させた初期摺動時に、前記樹脂
コーティング層４ａの表面４０ａが相手部材７の摺動面
７０とともに初期摺動面として作用する。

【００４３】この場合、互いに摺動する、摺動部材１Ａ
の樹脂コーティング層４ａと、相手部材７の摺動面７０
とは、相互の摺動領域（微細凹凸の凸頂部分４１ａ及び
７１）が削り取られて平坦化してなじみ、かつ実用に適
するものとなる。

【００４４】すなわち、図２に示されるように、樹脂コ
ーティング層４ａより露出した下層ダイヤモンド薄膜３
が樹脂コーティング層４ａとともに相手部材７の摺動面
７０と摺動する状態が得られる。

【００４５】なお、樹脂コーティング層４ａの微細凹凸
の凸頂部分４１ａが削り取られて平坦化し、下層ダイヤ
モンド薄膜３が相手部材７の摺動面７０と摺動する状態
となるまでの前記初期摺動に必要とする時間は、初期摺
動条件、荷重１５００Ｎ、回転数１６０ｒｐｍで約１０
分であった。

【００４６】前記初期摺動後における摺動部材１Ａは、
実用摺動時において、下層ダイヤモンド薄膜３よりも硬
度の低い樹脂コーティング層４ａが下層ダイヤモンド薄
膜３とともに、相手部材７の摺動面７０と摺動する境界
部Ｓ（図２参照）を形成する。

【００４７】このため、下層ダイヤモンド薄膜３が単独
で相手部材７の摺動面７０と摺動する場合と比べ摩擦係
数が小さく、かつ攻撃性を低減でき、相手部材７の摩耗
量を低下し、それぞれ自身の耐摩耗性を向上し得る。

【００４８】さらに、摺動部材１Ａによると、基材２の
表面２０及び下層ダイヤモンド薄膜３の表面３０に、前
記従来のように、コスト面で不利な鏡面仕上げ加工を必
要としないため、加工コストを低減できる。

【００４９】（実施例２）第１発明の摺動部材における
実施例２を図３及び図４に基づき説明する。

【００５０】図４に示す実施例２の摺動部材１Ｂは、基
材２と、基材２の表面２０上に順に形成された下層ダイ
ヤモンド薄膜３と、上層被膜としてのめっき層４ｂとか
らなる。

【００５１】実施例２の摺動部材１Ｂは、実施例１の摺
動部材１Ａにおける、上層被膜としての樹脂コーティン
グ層４ａの代わりに、めっき層４ｂを用いたこと以外
は、前記摺動部材１Ａの構成と同じである。

【００５２】めっき層４ｂは、下層ダイヤモンド薄膜３
の表面３０に後記のようにして厚さ２μｍに形成された
もので、ＮｉーＰめっき金属５ｂ及びＮｉーＰめっき金
属５ｂ中に含有されたダイヤモンド粒子６からなる。

【００５３】樹脂コーティング層４ａは、以下に示すよ
うに形成される。すなわち、まず、めっき層４ｂは、以
下に示すように形成される。すなわち、まずＮｉ：Ｐ＝
９７：３のめっき液中にダイヤモンド粒子６（平均粒径
１μｍ、５ｗｔ％）を分散、調整した後、前記基材２の
下層ダイヤモンド薄膜３を浸漬して無電解・化学めっき
を施し、次いで２５０℃×１ｈｒの熱処理を行うことに
より得られる。なお、めっき層４ｂは、Ｈｖ７００であ
る。

【００５４】実施例２の摺動部材１Ｂによると、前記め
っき層４ｂが、実施例１の摺動部材１Ａの樹脂コーティ
ング層４ａと同じ機能を果たすため、前記実施例１の場
合と同じ効果が得られる。

【００５５】（比較例との対比）前記実施例１、２の効
果を確認するため、それぞれ前記摺動動部材１Ａ、１Ｂ
の構成を備えた長さ１６ｍｍ、幅６ｍｍ、厚さ１０ｍｍ
の長方形で一方の面を摺動平面（長さ１６ｍｍ、幅６ｍ
ｍ）とした平板試験片を用い、また、前記相手部材７の
構成を備えた外径３５ｍｍ、内径３０ｍｍ、長さ１０ｍ
ｍの円筒状でその外周面を摺動円周面とした円筒試験片
を用いた試験例１（実施例１の場合）及び試験例２（実
施例２の場合）を後記する比較例１、２、３とともに以
下の条件で試験摩擦摩耗試験を実施し、それぞれその結
果を図５及び図６に対比して示す。

【００５６】条件：平板試験片及び円筒試験片を摩耗試
験機にセットし、摺動平面と摺動円周面の接触部に常温
の潤滑油〔キャッスルモータオイル５Ｗ−３０（商品
名）〕を供給しつつ、荷重１５００Ｎ、円筒試験片の回
転数１６０ｒｐｍで１時間の摩擦摩耗試験を行い、平板
試験片の摩耗量μｍ（摩耗深さ）と円筒試験片の摩耗量
ｍｇ（試験前後の重量差）を求めた。

【００５７】（比較例１）比較例１の平板試験片は、基
材として鋼（Ｓ４５Ｃ）を用いて形成され窒化処理後、
鏡面仕上加工が施こされたものであり、表面粗さ０．０
１μｍ、Ｈｖ６００の表面を備える。

【００５８】そしてこの基材の表面に公知のプラズマＣ
ＶＤ法により厚さ２μｍのダイヤモンド薄膜を形成し、
表面粗さ０．０１μｍとなるように鏡面仕上加工を施し
た。さらに、その表面を前記相手部材として形成した円
筒試験片（前記実施例１、２の試験例の場合と同じ）の
摺動円周面に当接して相対的に摺動する摺動平面として
用い、摩擦摩耗試験を実施し、図５に平板試験片の結果
Ａ３を示し、図６に円筒試験片の結果Ｂ３を示した。

【００５９】（比較例２）比較例２の平板試験片は、基
材として鋼（Ｓ４５Ｃ）を用いて形成され窒化処理後、
表面仕上げ加工が施こされたものであり、表面粗さ０．
３μｍ、Ｈｖ６００の表面を備える。

【００６０】そしてこの基材の表面に公知のプラズマＣ
ＶＤ法により厚さ２μｍのダイヤモンド薄膜を形成し、
表面粗さ０．３μｍとなるように仕上加工を施した。さ
らに、その表面を前記相手部材として形成した円筒試験
片（前記実施例１、２の試験例の場合と同じ）の摺動円
周面に当接して相対的に摺動する摺動平面として用い、
摩擦摩耗試験を実施し、図５に平板試験片の結果Ａ４を
示し、図６に円筒試験片の結果Ｂ４を示した。

【００６１】（比較例３）比較例３の平板試験片は、基
材として鋼（Ｓ４５Ｃ）を用いて形成され窒化処理後、
表面仕上げ加工が施こされたものであり、表面粗さ０．
２μｍ、Ｈｖ６００の表面を備える。

【００６２】そしてこの基材の表面を前記相手部材とし
て形成した円筒試験片（前記実施例１、２の試験例の場
合と同じ）の摺動円周面に当接して相対的に摺動する摺
動平面として用い、摩擦摩耗試験を実施し、図５に平板
試験片の結果Ａ５を示し、図６に円筒試験片の結果Ｂ５
を示した。

【００６３】（摩擦摩耗試験結果）平板試験片の摩擦量
（図５参照）においては、試験例１のＡ１及び試験例２
のＡ２のように、比較例１のＡ３及び比較例２のＡ４に
近いものとなり、かつ比較例３のＡ５よりも、大幅に低
減できることが判明した。

【００６４】円筒試験片の摩擦量（図６参照）において
は、試験例１のＢ１及び試験例２のＢ２のように、比較
例１のＢ３、比較例２のＢ４、比較例３のＢ５よりも、
大幅に低減できることが判明した。

【００６５】次に、前記実施例１、２と、比較例１、
２、３における耐焼付性の向上及び摩擦係数の低減効果
を確認するための摩耗試験を行った結果を以下に記載す
る。

【００６６】実施例１、２及び比較例１、２、３の各平
板試験片の摺動面と各円筒試験片の摺動面との摩擦係数
μ＝０．１５以上になる焼付荷重（Ｎ）を測定した結果
を表１の左欄に示し、平板試験片の摺動面と円筒試験片
の摺動面との荷重が２０００Ｎでの摩擦係数μを表１の
右欄に示した。

【００６７】なお、この摩耗試験は、円筒試験片を回転
数１６０ｒｐｍにて回転させつつ、平板試験片の円筒試
験片への押圧荷重を２００Ｎから（２００Ｎ毎、５分保
持）しつつ、５０００Ｎまで増加させる途中経過の摩耗
特性の変化により焼付荷重を測定するとともに、一定の
押圧荷重（２０００Ｎ）での摩擦係数を測定した。

【００６８】

【表１】

【００６９】この結果、実施例１、２の場合には、表１
の左欄からも明らかなように、比較例１、２、３の場合
よりも耐焼付性に優れ、かつ耐焼付性を向上でき、また
表１の右欄からも明らかなように、摩擦係数の低減効果
が得られることを確認できた。

【００７０】（実施例３）第２発明の組み合わされた２
つの摺動部材を実施例３として図７及び図８に基き第１
摺動部材１Ｃ及び第２摺動部材１Ｄとを組み合わた場合
で説明する。

【００７１】第１摺動部材１Ｃは、基材２ｃと、基材２
ｃの表面２０ｃ上に硬質炭素層として形成されたダイヤ
モンド薄膜４ｃとからなる。

【００７２】基材２ｃは、鋼（Ｓ４５Ｃ）を用いて形成
され窒化処理後、表面仕上げ加工が施こされたものであ
り、表面粗さ０．２μｍ、Ｈｖ６００の表面２０ｃを備
える。

【００７３】ダイヤモンド薄膜４ｃは、基材２ｃの表面
２０ｃに公知のプラズマＣＶＤ法を施し厚さ２μｍに形
成された後、表面粗さ０．２μｍとなるように仕上加工
された表面４１ｃを備える。

【００７４】第２摺動部材１Ｄは、基材２ｄと、基材２
ｄの表面２０ｄ上にダイヤモンド粒子５を含有する被膜
として形成された樹脂コーティング層４ｄとからなる。

【００７５】基材２ｄは、鋼（Ｓ４５Ｃ）を用いて形成
されたものであり、窒化処理後、表面仕上げ加工が施こ
され、表面粗さ１．２μｍ、Ｈｖ６００の表面２０ｄを
備える。

【００７６】樹脂コーティング層４ｄは、基材２ｄの表
面２０ｄに後記のようにして厚さ３μｍに形成されたも
ので、樹脂コーティング材５ａ及び樹脂コーティング材
５ａ中に含有された所定量のダイヤモンド粒子６からな
る。

【００７７】樹脂コーティング層４ｄは、以下に示すよ
うに形成される。すなわち、まず、ダイヤモンド粒子６
を含有する液状樹脂コーティング材が調整される。液状
樹脂コーティング材は、結合材としてのポリアミドイミ
ド樹脂に、溶剤（ｎーメチルー２ピロリドン）を配合し
て溶解した後、ダイヤモンド粒子（平均粒径１μｍ、５
ｗｔ％）と固体潤滑剤（ポリテトラフルオロエチレン）
５ｗｔ％を加え、攪拌を行うことにより得られる。

【００７８】ついで予め、アルカリ脱脂処理が施された
基材２ｄの表面２０ｄに、エアスプレーにて前記液状樹
脂コーティング材を吹き付け、０．５時間乾燥した後、
１８０℃×９０分の条件で焼成し、硬化させることによ
り樹脂コーティング層４ｄを形成した。

【００７９】この実施例３の第１摺動部材１Ｃ及び第２
摺動部材１Ｄは、対向する位置（図７参照）で当接さ
せ、矢印Ｙ１、Ｙ２方向（図８参照）に相対移動させた
初期摺動時に、第１摺動部材１Ｃのダイヤモンド薄膜４
ｃと、第２摺動部材１Ｄの樹脂コーティング層４ｄとが
互いに相対的に摺動する初期摺動面として作用する。

【００８０】この場合、第１摺動部材１Ｃのダイヤモン
ド薄膜４ｃと、第２摺動部材１Ｄの樹脂コーティング層
４ｄとは、相互の摺動領域（微細凹凸の凸頂部分４１ｃ
及び４１ｄ）が削り取られて平坦化してなじみ、かつ実
用に適するものとなる。

【００８１】すなわち、図８に示されるように、第１摺
動部材１Ｃのダイヤモンド薄膜４ｃが削り取られて平坦
化した領域と、第２摺動部材１Ｄの樹脂コーティング層
４ｄが削り取られて平坦化した領域とで摺動する境界部
Ｓ（図８参照）を形成する。

【００８２】なお、ダイヤモンド薄膜４ｃの微細凹凸の
凸頂部分４１ｃ及び樹脂コーティング層４ｄの微細凹凸
の凸頂部分４１ｄが削りとられ、前記境界部Ｓ（図８参
照）を形成する状態となるまでの前記初期摺動に必要と
する時間は、初期摺動条件、荷重１５００Ｎ、回転数１
６０ｒｐｍで約１０分であった。

【００８３】このように、前記初期摺動後における第１
摺動部材１Ｃのダイヤモンド薄膜４ｃ及び第２摺動部材
１Ｄの樹脂コーティング層４ｄは、実用摺動時におい
て、前記初期摺動時に削りとられて平坦化してなじんで
摺動する境界部Ｓ（図２参照）を形成する。

【００８４】このため、第１摺動部材１Ｃ及び第２摺動
部材１Ｄとは、前記初期摺動以降の実用摺動時におい
て、摩擦係数が小さく、かつ相互の攻撃性及び摩耗量を
低下し、それぞれ自身の耐摩耗性を向上し得る。

【００８５】さらに、第１摺動部材１Ｃ及び第２摺動部
材１Ｄによると、基材２ｃの表面２０ｃとダイヤモンド
薄膜４ｃの表面４０ｃ及び基材２ｄの表面２０ｄと及び
樹脂コーティング層４ｄの表面４０ｄに、前記従来のよ
うに、コスト面で不利な鏡面仕上げ加工を必要としない
ため、加工コストを低減できる。

【００８６】（実施例４）第２発明の組み合わされた２
つの摺動部材を実施例４として図９及び図１０に基づき
実施例３で用いた第１摺動部材１Ｃ及び第２摺動部材１
Ｅを組み合わた場合で説明する。

【００８７】実施例４では、実施例３の第２摺動部材１
Ｄにおけるダイヤモンド粒子６を含有する被膜として形
成された樹脂コーティング層４ｄの代わりに、めっき層
４ｅを用いたこと以外は、実施例３の構成と同じであ
る。

【００８８】めっき層４ｅは、基材２ｄの表面２０ｃに
形成されたものでダイヤモンド粒子６（平均粒径１μ
ｍ、５ｗｔ％）を含有し、厚さ３μｍの粒子分散Ｎｉー
Ｐめっき層である。

【００８９】めっき層４ｅは、Ｎｉ：Ｐ＝９７：３のめ
っき液中にダイヤモンド粒子６（平均粒径１μｍ、５ｗ
ｔ％）を分散、調整した後、前記基材２ｄの表面２０ｃ
を浸漬して無電解・化学めっきを施し、次いで２５０℃
×１ｈｒの熱処理し、硬さＨｖ７００としたものであ
る。

【００９０】実施例４の第１摺動部材１Ｃ及び第２摺動
部材１Ｅによると、前記めっき層４ｅが、実施例３の摺
動部材１Ｄの樹脂コーティング層４ｄと同じ機能を果た
すため、前記実施例３の場合と同じ効果が得られる。

【００９１】（実施例５）第２発明の組み合わされた２
つの摺動部材を実施例５として図１１及び図１２に基づ
き第１摺動部材１Ｆ及び実施例３で用いた第２摺動部材
１Ｄを組み合わた場合で説明する。

【００９２】第１摺動部材１Ｆは、実施例３、４で用い
た第１摺動部材１Ｃにおける基材２ｃの表面２０ｃ上に
硬質炭素層として形成されたダイヤモンド薄膜４ｃの代
わりに、ダイヤモンドライクカーボン膜４ｆを用いたこ
と以外は、実施例３の構成と同じである。

【００９３】ダイヤモンドライクカーボン薄膜４ｆは、
公知のプラズマＣＶＤ法により厚さ２μｍとして基材２
ｃの表面２０ｃに形成され、表面粗さ０．２μｍとなる
ように仕上加工したものである。

【００９４】実施例５の第１摺動部材１Ｆ及び第２摺動
部材１Ｄによると、前記実施例４の場合と同じ効果が得
られる。

【００９５】（実施例６）第２発明の組み合わされた２
つの摺動部材を実施例６として図１３及び図１４に基づ
き実施例６で用いた第１摺動部材１Ｆ及び実施例４で用
いた第２摺動部材１Ｅを組み合わた場合で説明する。

【００９６】実施例６の第１摺動部材１Ｆ及び第２摺動
部材１Ｅによると、前記実施例４及び５の場合と同じ効
果が得られる。

【００９７】（比較例との対比）前記実施例３、４、
５、６の効果を確認するため、それぞれ前記第１摺動部
材１Ｃ、１Ｆの構成を備えた長さ１６ｍｍ、幅６ｍｍ、
厚さ１０ｍｍの長方形で一方の面を摺動平面（長さ１６
ｍｍ、幅６ｍｍ）とした平板試験片を用い、また、前記
第２摺動部材１Ｄ、１Ｅの構成を備えた外径３５ｍｍ、
内径３０ｍｍ、長さ１０ｍｍの円筒状でその外周面を摺
動円周面とした円筒試験片を用いた試験例３（実施例３
の場合）、試験例４（実施例４の場合）、試験例５（実
施例５の場合）、試験例６（実施例６の場合）を後記す
る比較例４、５、６とともに前記実施例１及び２と同じ
条件で試験摩擦摩耗試験を実施し、それぞれその結果を
図１５及び図１６に対比して示す。

【００９８】（比較例４）比較例４の平板試験片は、基
材として鋼（Ｓ４５Ｃ）を用いて形成されたものであ
り、窒化処理後、表面仕上げ加工が施こされ、表面粗さ
０．２μｍ、Ｈｖ６００の表面を備える。

【００９９】そしてこの基材の表面に公知のプラズマＣ
ＶＤ法により厚さ２μｍの気相合成ダイヤモンド薄膜を
形成した後、表面粗さ０．２μｍとなるように仕上加工
を施した表面を備え、前記相手部材として形成した円筒
試験片〔鋼（Ｓ４５Ｃ）を用い、窒化処理を施した後、
仕上加工を施し、表面粗さ０．２μｍ、Ｈｖ６００の表
面を得たもの〕の摺動面に当接して相対的に摺動する摺
動面として用い、摩擦摩耗試験を実施し、図１５に平板
試験片の結果Ａ１５を示し、図１６に円筒試験片の結果
Ｂ１５を示した。

【０１００】（比較例５）比較例５の平板試験片は、基
材として鋼（Ｓ４５Ｃ）を用い、窒化処理を施した後、
表面粗さ０．２μｍとなるように仕上加工を施し、Ｈｖ
６００の表面を得た。

【０１０１】そしてこの基材の表面を前記相手部材とし
て形成した円筒試験片（前記実施例３の試験例の場合と
同じ）の摺動面に当接して相対的に摺動する摺動面とし
て用い、摩擦摩耗試験を実施し、図１５に平板試験片の
結果Ａ１６を示し、図１６に円筒試験片の結果Ｂ１６を
示した。

【０１０２】（比較例６）比較例６の平板試験片は、基
材として鋼（Ｓ４５Ｃ）を用いて形成され窒化処理後、
表面仕上げ加工が施こされたものであり、表面粗さ０．
２μｍ、Ｈｖ６００の表面を備える。

【０１０３】そしてこの基材の表面を前記相手部材とし
て形成した円筒試験片（前記実施例３の試験例の場合と
同じ）の摺動面に当接して相対的に摺動する摺動面とし
て用い、摩擦摩耗試験を実施し、図１５に平板試験片の
結果Ａ１７を示し、図１６に円筒試験片の結果Ｂ１７を
示した。

【０１０４】（摩擦摩耗試験結果）平板試験片の摩擦量
（図１５参照）においては、試験例３のＡ１１、試験例
４のＡ１２、試験例５のＡ１３、試験例６のＡ１４のよ
うに、比較例４のＡ１５に近いものとなり、かつ比較例
５のＡ１６及び比較例６のＡ１７よりも、大幅に低減で
きることが判明した。

【０１０５】円筒試験片の摩擦量（図１６参照）におい
ては、試験例３のＢ１１、試験例４のＢ１２、試験例５
のＢ１３、試験例６のＢ１４のように、比較例５のＢ１
６に近いものとなり、かつかつ比較例４のＢ１５及び比
較例６のＡ１７よりも、大幅に低減できることが判明し
た。

【０１０６】次に、前記実施例３、４、５、６と、比較
例４、５、６における耐焼付性の向上及び摩擦係数の低
減効果を確認するための摩耗試験を行った結果を以下に
記載する。

【０１０７】実施例３、４、５、６及び比較例４、５、
６の各平板試験片の摺動面と各円筒試験片の摺動面との
摩擦係数μ＝０．１５以上になる焼付荷重（Ｎ）を測定
した結果を表２の左欄に示し、平板試験片の摺動面と円
筒試験片の摺動面との荷重が２０００Ｎでの摩擦係数μ
を表２の右欄に示した。なお、この摩耗試験の条件は、
前記実施例１、２及び比較例１、２、３の場合と同じで
ある。

【０１０８】

【表２】

【０１０９】この結果、実施例３、４、５、６の場合に
は、表２の左欄からも明らかなように、比較例４、５、
６の場合よりも耐焼付性に優れ、かつ耐焼付性を向上で
き、また表２の右欄からも明らかなように、摩擦係数の
低減効果が得られることを確認できた。

【０１１０】

【発明の効果】第１発明の摺動部材は、基材上に順に形
成された下層ダイヤモンド薄膜、ダイヤモンド粒子を含
有した上層被膜とを備えているため、相手部材に当接し
た状態で相対的に摺動する摺動初期において、前記上層
被膜が初期摺動面として機能する。

【０１１１】そして摺動部材と相手部材とは、摺動初期
時に両初期摺動面（断面的に見て微小凹凸の凸頂部）同
士が相互に削りとられ平面化し、かつ摺動初期後、両摺
動面の面粗さが小さくなる。

【０１１２】この摺動初期後における摺動部材の上層被
膜は、ダイヤモンド粒子とともにその一部が下層ダイヤ
モンド薄膜から剥離する。このため、上層被膜と下層ダ
イヤモンド薄膜とが相手部材の摺動初期後の摺動面にな
じんだ状態で摺動可能となり、かつ下層ダイヤモンド薄
膜による相手部材の摺動面に対する攻撃性及び摩擦係数
を低下することができる。

【０１１３】第１発明の摺動部材によれば、基材の表面
粗さとして従来のように鏡面仕上げ加工（きめ細かく仕
上げ加工）を施さなくても、ダイヤモンド粒子を含有し
た上層被膜のダイヤモンド粒子のラップ作用により、下
層ダイヤモンド薄膜自身の平滑化及び相手材表面の平滑
化が摺動の初期段階で発生し、耐摩耗上の向上、相手攻
撃性の減少、摩擦係数の低下などを達成でき、かつ前記
仕上げ加工を必要としないため、低コスト化を実現でき
る。

【０１１４】第２発明の組み合わされた２つの摺動部材
によれば、互いに当接して相対的に摺動する一方及び他
方の２つの摺動部材の摺動面が平滑となるため、摩擦係
数に優れ、耐摩耗性及び耐焼付性が向上する。

【０１１５】なお、他方の摺動部材にダイヤモンド粒子
を含んだ被膜が形成されていない場合には、一方の摺動
部材の耐摩耗性はさらに向上するが、その分、相手攻撃
性が増加し、摩擦係数も増加することからも、第２発明
の組み合わされた２つの摺動部材の効果が確認できる。

【０１１６】また、第２発明の組み合わされた２つの摺
動部材は、各基材の表面に対し、第１発明の摺動部材と
同じように、前記仕上げ加工を必要としないため、低コ
スト化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の実施例１で用いた摺動部材の要部を
断面して拡大して示す模試図である。

【図２】第１発明の実施例１で用いた摺動部材の要部を
断面して拡大するとともに、相手部材と非摺接状態にあ
る関係を示す模試図である。

【図３】図２における摺動部材と相手部材とが摺接状態
にあり、かつ両部材の摺動面のなじみ後の状態を示す模
試図である。

【図４】第１発明の実施例２で用いた摺動部材の要部を
断面して拡大して示す模試図である。

【図５】第１発明の実施例１、２における平板試験片及
び比較例１、２、３における平板試験片に摩耗試験を施
し、その摩耗量を示す図である。

【図６】第１発明の実施例１、２における円筒状試験片
及び比較例１、２、３における円筒状試験片に摩耗試験
を施し、その摩耗量を示す図である。

【図７】第２発明の実施例３で用いた摺動部材の要部を
断面して拡大するとともに、相手部材と非摺接状態にあ
る関係を示す模試図である。

【図８】第２発明の実施例３で用いた摺動部材の要部を
断面して拡大するとともに、両摺動部材が摺接状態にあ
り、かつ両部材の摺動面のなじみ後の状態を示す模試図
である。

【図９】第２発明の実施例４で用いた摺動部材の要部を
断面して拡大するとともに、相手部材と非摺接状態にあ
る関係を示す模試図である。

【図１０】第２発明の実施例４で用いた摺動部材の要部
を断面して拡大するとともに、両摺動部材が摺接状態に
あり、かつ両部材の摺動面のなじみ後の状態を示す模試
図である。

【図１１】第２発明の実施例５で用いた摺動部材の要部
を断面して拡大するとともに、相手部材と非摺接状態に
ある関係を示す模試図である。

【図１２】第２発明の実施例５で用いた摺動部材の要部
を断面して拡大するとともに、両摺動部材が摺接状態に
あり、かつ両部材の摺動面のなじみ後の状態を示す模試
図である。

【図１３】第２発明の実施例６で用いた摺動部材の要部
を断面して拡大するとともに、相手部材と非摺接状態に
ある関係を示す模試図である。

【図１４】第２発明の摺動部材の実施例７で用いた摺動
部材の要部を断面して拡大するとともに、両摺動部材が
摺接状態にあり、かつ両部材の摺動面のなじみ後の状態
を示す模試図である。

【図１５】第２発明の実施例３、４、５、６における平
板試験片及び比較例４、５、６における平板試験片に摩
耗試験を施し、その摩耗量を示す図である。

【図１６】第２発明の実施例３、４、５、６における円
筒状試験片及び比較例４、５、６における円筒状試験片
に摩耗試験を施し、その摩耗量を示す図である。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ…摺動部材 １Ｃ、１Ｆ…第１摺動部材 １
Ｄ、１Ｅ…第２摺動部材 ２、２ｃ、２ｄ…基材 ３…下層ダイヤモンド薄膜 ４ａ、４ｄ…樹脂コーティング層 ４ｂ、４ｅ…めっき層 ４ｃ…ダイヤモンド薄膜 ４ｆ…ダイヤモンドライクカーボン膜 ５ａ…樹脂コーティング材 ６…ダイヤモンド粒子 ７…相手部材

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相手部材の摺動面に当接して相対的に摺動
   する摺動面を備えた摺動部材であって、 該摺動部材は、基材と、該基材上に形成された下層ダイ
   ヤモンド薄膜と、該下層ダイヤモンド薄膜の表面に形成
   されたダイヤモンド粒子を含有した上層被膜からなるこ
   とを特徴とする摺動部材。
2. 【請求項２】前記上層被膜は、前記ダイヤモンド粒子を
   含有した樹脂コーティング層であることを特徴とする請
   求項１記載の摺動部材。
3. 【請求項３】前記上層被膜は、前記ダイヤモンド粒子を
   含有しためっき層であることを特徴とする請求項１記載
   の摺動部材。
4. 【請求項４】互いに当接して相対的に摺動する摺動面を
   備えた一方及び他方の２つの摺動部材であって、 一方の該摺動部材は、基材と、該基材上に形成された硬
   質炭素被膜とからなり、 他方の該摺動部材は、基材
   と、該基材上に形成されたダイヤモンド粒子を含有する
   被膜とからなることを特徴とする組み合わされた２つの
   摺動部材。
5. 【請求項５】前記硬質炭素被膜は、ダイヤモンド薄膜で
   ある請求項４記載の組み合わされた２つの摺動部材。
6. 【請求項６】前記硬質炭素被膜は、ダイヤモンドライク
   カーボン薄膜である請求項４記載の組み合わされた２つ
   の摺動部材。
7. 【請求項７】前記被膜は、ダイヤモンド粒子を含有した
   樹脂コーティング層である請求項４記載の組み合わされ
   た２つの摺動部材。
8. 【請求項８】前記被膜は、ダイヤモンド粒子を含有した
   めっき層である請求項４記載の組み合わされた２つの摺
   動部材。