JP2001235042A - Valve component and valve - Google Patents
Valve component and valveInfo
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- JP2001235042A JP2001235042A JP2000044137A JP2000044137A JP2001235042A JP 2001235042 A JP2001235042 A JP 2001235042A JP 2000044137 A JP2000044137 A JP 2000044137A JP 2000044137 A JP2000044137 A JP 2000044137A JP 2001235042 A JP2001235042 A JP 2001235042A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、摺動面を有するバ
ルブ用部品、及び、当該摺動面を有するバルブ用部品を
備えたバルブに関するものである。The present invention relates to a valve component having a sliding surface and a valve provided with the valve component having the sliding surface.
【０００２】[0002]
【従来の技術】摺動面を有するバルブ用部品（例えば弁
座、弁体）を備えて構成されるバルブは、家庭用、工業
用に広く用いられている。かかるバルブは、例えば、流
体の流路に固定配置されたリング状の弁座（シートリン
グ）に対して円板状の弁体（ディスク）を摺動させるこ
とにより、流体の流量を調節する。2. Description of the Related Art Valves provided with valve parts (for example, valve seats and valve bodies) having a sliding surface are widely used for home use and industrial use. Such a valve adjusts the flow rate of the fluid by, for example, sliding a disc-shaped valve (disk) against a ring-shaped valve seat (seat ring) fixedly arranged in the fluid flow path.
【０００３】摺動面を有するバルブ用部品においては、
使用により摺動面が摩耗し、かかる摩耗は、バルブにお
ける動作トルクの増大、流体の漏洩などを引き起こす。
特開平６−２２７８８２号公報には、かかる摩耗を低減
するため、摺動面に硬質のアモルファスカーボン膜を形
成したバルブ用部品が開示されている。また、上記公報
に開示されたバルブ用部品においては、バルブ用部品を
構成するアルミナ製の基体と上記アモルファスカーボン
膜との密着度を高めるべく、基体とアモルファスカーボ
ン膜との間にシリコン系非酸化物膜を介在させている。In a valve component having a sliding surface,
The use wears the sliding surface, and such wear causes an increase in operating torque in the valve, leakage of fluid, and the like.
JP-A-6-227882 discloses a valve component in which a hard amorphous carbon film is formed on a sliding surface in order to reduce such wear. Further, in the valve component disclosed in the above publication, a silicon-based non-oxidizing material is interposed between the substrate and the amorphous carbon film in order to increase the degree of adhesion between the alumina base and the amorphous carbon film constituting the valve component. An object film is interposed.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
にかかるバルブ用部品には、以下に示すような問題点が
あった。すなわち、上記従来の技術にかかるバルブ用部
品は、基体の表面にアモルファスカーボン膜を形成する
ことにより、摺動面の硬度を高め、摺動面の摩耗を低減
している。しかし、アモルファスカーボン膜などの硬質
炭素膜は、極めて大きい内部応力を有しており、その結
果、基体に対する密着度が低く、基体から剥離しやす
い。上記従来技術にかかるバルブ用部品は、かかる問題
点を解決すべく、基体とアモルファスカーボン膜との間
にシリコン系非酸化物膜を介在させているが、基体とア
モルファスカーボン膜との密着度が未だ十分でない。特
に、摺動面の硬度を高めるべく硬質炭素膜を厚くしてい
くと、これに従って硬質炭素膜の内部応力の影響が大き
くなるため、硬質炭素膜が基体から剥離しやすくなる。
その結果、上記従来技術にかかるバルブ用部品において
は、硬質炭素膜を一定厚以上に厚くすることが困難であ
る。さらに、上記従来技術にかかるバルブ用部品はにお
いては、別の原因によっても硬質炭素膜が基体から剥離
しやすくなる。すなわち、アルミナなどによって形成さ
れる基体は硬質炭素膜と比較して硬度が低いため、使用
時の負荷によって基体が変形し、その結果、硬質炭素膜
が基体から剥離しやすくなる。However, the valve parts according to the above prior art have the following problems. That is, in the valve component according to the above-described conventional technology, the hardness of the sliding surface is increased and the wear of the sliding surface is reduced by forming the amorphous carbon film on the surface of the base. However, a hard carbon film such as an amorphous carbon film has an extremely large internal stress, and as a result, the degree of adhesion to the substrate is low and the hard carbon film is easily peeled from the substrate. In order to solve such a problem, the valve component according to the prior art has a silicon-based non-oxide film interposed between the substrate and the amorphous carbon film. Not enough yet. In particular, when the thickness of the hard carbon film is increased in order to increase the hardness of the sliding surface, the effect of the internal stress of the hard carbon film increases accordingly, so that the hard carbon film is easily peeled from the substrate.
As a result, it is difficult to increase the thickness of the hard carbon film to a certain thickness or more in the valve component according to the related art. Further, in the valve component according to the above-described conventional technique, the hard carbon film is easily peeled off from the base for another reason. That is, since the substrate formed of alumina or the like has a lower hardness than the hard carbon film, the substrate is deformed by a load during use, and as a result, the hard carbon film is easily peeled from the substrate.
【０００５】そこで本発明は、上記問題点を解決し、基
体と硬質炭素膜との密着度が高く、硬質炭素膜を厚膜化
することができるバルブ用部品及びこれを備えたバルブ
を提供することを課題とする。Accordingly, the present invention solves the above-mentioned problems, and provides a valve component having a high degree of adhesion between a substrate and a hard carbon film and capable of increasing the thickness of the hard carbon film, and a valve provided with the same. That is the task.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のバルブ用部品は、摺動面を有するバルブ用
部品であって、基体と、上記基体の表面に形成された中
間層と、上記中間層の表面に形成された被覆層とを備
え、上記中間層は、金属窒化物膜または金属炭化物膜ま
たは金属炭窒化物膜または金属酸化物膜のいずれかを含
んで形成され、上記被覆層は、硬質炭素膜とシリコン膜
とを積層した積層膜を、上記シリコン膜が上記中間層の
側に配置されるように２層以上積層して形成され、上記
硬質炭素膜それぞれの膜厚は、０．０１μｍ以上０．５
μｍ以下であり、上記シリコン膜それぞれの膜厚は、
０．００５μｍ以上０．５μｍ以下であり、上記被覆層
の表面を上記摺動面として形成したことを特徴としてい
る。In order to solve the above-mentioned problems, a valve component according to the present invention is a valve component having a sliding surface, comprising a base and an intermediate layer formed on the surface of the base. And a coating layer formed on the surface of the intermediate layer, wherein the intermediate layer is formed to include one of a metal nitride film, a metal carbide film, a metal carbonitride film, and a metal oxide film, The covering layer is formed by laminating two or more layers of a laminated film in which a hard carbon film and a silicon film are laminated so that the silicon film is disposed on the side of the intermediate layer. The thickness is 0.01 μm or more and 0.5
μm or less, and the thickness of each of the silicon films is
The thickness is 0.005 μm or more and 0.5 μm or less, and the surface of the coating layer is formed as the sliding surface.
【０００７】硬質炭素膜とシリコン膜とを積層した積層
膜をシリコン膜が中間層の側に配置されるように２層以
上積層して形成される被覆層は、硬質炭素膜とシリコン
膜とが交互に積層された構成となる。ここで、シリコン
膜の内部応力は硬質炭素膜の内部応力と比較して１／１
０あるいはそれ以下であるので、硬質炭素膜とシリコン
膜とを交互に積層した被覆層は、硬質炭素膜のみで形成
した被覆層と比較して、内部応力（平均値）が著しく小
さくなる。その結果、被覆層を厚くしていっても内部応
力の影響を小さく押さえることができる。また、硬質炭
素膜それぞれの膜厚を０．０１μｍ以上とすることで、
製造上、硬質炭素膜がシリコン膜と混合することを防止
できる。また、硬質炭素膜それぞれの膜厚を０．５μｍ
以下とすることで、硬質炭素膜それぞれに生ずる内部応
力を小さくすることができる。また、シリコン膜それぞ
れの膜厚を０．００５μｍ以上とすることで、製造上、
シリコン膜が硬質炭素膜と混合することを防止できる。
また、シリコン膜それぞれの膜厚を０．５μｍ以下とす
ることで、シリコン膜それぞれに生ずる内部応力を小さ
くできるとともに被覆層全体の硬度を高めることができ
る。さらに、基体と被覆層との間に、金属窒化物膜また
は金属炭化物膜または金属炭窒化物膜または金属酸化物
膜のいずれかを含んで形成される中間層を設けること
で、当該中間層を含む基体の表面部分の硬度が高まり、
外部からの負荷により基体が変形しにくくなる。[0007] A coating layer formed by laminating two or more laminated films of a hard carbon film and a silicon film such that the silicon film is disposed on the side of the intermediate layer includes a hard carbon film and a silicon film. The configuration is such that the layers are alternately stacked. Here, the internal stress of the silicon film is 1/1 compared to the internal stress of the hard carbon film.
Since it is 0 or less, the internal stress (average value) of the coating layer in which the hard carbon film and the silicon film are alternately laminated is significantly smaller than that of the coating layer formed only of the hard carbon film. As a result, even if the coating layer is thickened, the influence of the internal stress can be suppressed to a small level. Further, by setting the thickness of each hard carbon film to 0.01 μm or more,
In manufacturing, the hard carbon film can be prevented from being mixed with the silicon film. Further, the thickness of each hard carbon film is set to 0.5 μm.
With the following, the internal stress generated in each of the hard carbon films can be reduced. Further, by setting the thickness of each silicon film to 0.005 μm or more,
Mixing of the silicon film with the hard carbon film can be prevented.
By setting the thickness of each silicon film to 0.5 μm or less, the internal stress generated in each silicon film can be reduced and the hardness of the entire coating layer can be increased. Further, by providing an intermediate layer including any of a metal nitride film, a metal carbide film, a metal carbonitride film, or a metal oxide film between the base and the coating layer, the intermediate layer is formed. The hardness of the surface portion of the substrate including
The substrate is less likely to be deformed by an external load.
【０００８】また、本発明のバルブ用部品においては、
上記中間層は、窒化クロム膜または窒化チタン膜または
炭化チタン膜のいずれかを含んで形成されることを特徴
とすることが好適である。Further, in the valve part of the present invention,
It is preferable that the intermediate layer includes one of a chromium nitride film, a titanium nitride film, and a titanium carbide film.
【０００９】窒化クロム膜、窒化チタン膜、炭化チタン
膜は、技術的に安定して形成することができるため、中
間層を窒化クロム膜または窒化チタン膜または炭化チタ
ン膜のいずれかを含んで形成することで、当該中間層を
比較的容易に形成することができる。Since the chromium nitride film, the titanium nitride film and the titanium carbide film can be formed technically stably, the intermediate layer is formed to include any of the chromium nitride film, the titanium nitride film and the titanium carbide film. By doing so, the intermediate layer can be formed relatively easily.
【００１０】また、本発明のバルブ用部品においては、
上記中間層の層厚は、０．２μｍ以上５０μｍ以下であ
ることを特徴とすることが好適である。In the valve part of the present invention,
It is preferable that the thickness of the intermediate layer is 0.2 μm or more and 50 μm or less.
【００１１】中間層の層厚を０．２μｍ以上とすること
で、当該中間層を含む基体の表面部分の硬度を効果的に
高めることができる。また、中間層の層厚を５０μｍ以
下とすることで、中間層に生ずる内部応力を小さくする
ことができる。By setting the thickness of the intermediate layer to 0.2 μm or more, the hardness of the surface portion of the substrate including the intermediate layer can be effectively increased. By setting the thickness of the intermediate layer to 50 μm or less, the internal stress generated in the intermediate layer can be reduced.
【００１２】また、本発明のバルブ用部品においては、
上記硬質炭素膜それぞれの膜厚は、上記シリコン膜それ
ぞれの膜厚と等しい、あるいは、上記シリコン膜それぞ
れの膜厚よりも大きいことを特徴とすることが好適であ
る。In the valve part of the present invention,
It is preferable that the thickness of each of the hard carbon films is equal to or larger than the thickness of each of the silicon films.
【００１３】硬質炭素膜それぞれの膜厚をシリコン膜そ
れぞれの膜厚と等しいかより大きくすることで、被覆層
に占める硬質炭素膜の割合が高まり、被覆層全体の硬度
を高めることができ、また、被覆層が摩耗していった場
合に、硬質炭素膜が摺動面として作用している時間を長
くすることができる。By making the thickness of each of the hard carbon films equal to or larger than the thickness of each of the silicon films, the ratio of the hard carbon film in the coating layer is increased, and the hardness of the entire coating layer can be increased. When the coating layer wears, the time during which the hard carbon film acts as a sliding surface can be extended.
【００１４】また、本発明のバルブ用部品においては、
上記被覆層の層厚は、０．５μｍ以上５０μｍ以下であ
ることを特徴とすることが好適である。In the valve part of the present invention,
It is preferable that the thickness of the coating layer is 0.5 μm or more and 50 μm or less.
【００１５】被覆層の層厚を０．５μｍ以上とすること
で、被覆層全体の硬度を高めることができる。また、被
覆層の層厚を５０μｍ以下とすることで、被覆層全体の
内部応力（平均値）を小さく保つことができる。By setting the thickness of the coating layer to 0.5 μm or more, the hardness of the entire coating layer can be increased. By setting the thickness of the coating layer to 50 μm or less, the internal stress (average value) of the entire coating layer can be kept small.
【００１６】また、本発明のバルブ用部品においては、
上記被覆層の層厚は、１．５μｍ以上であることを特徴
とすることが特に好適である。In the valve part of the present invention,
It is particularly preferable that the thickness of the coating layer is not less than 1.5 μm.
【００１７】基体への密着度を考慮すると、硬質炭素膜
のみで被覆層を形成する場合は１．５μｍ以上の層厚を
有する被覆層を形成することは極めて困難である。しか
し、本発明の如く、硬質炭素膜とシリコン膜とを交互に
積層して被覆層を形成することで、１．５μｍ以上の層
厚を有する被覆層を容易に形成することができる。In consideration of the degree of adhesion to the substrate, it is extremely difficult to form a coating layer having a thickness of 1.5 μm or more when the coating layer is formed of a hard carbon film alone. However, as in the present invention, by forming a coating layer by alternately laminating a hard carbon film and a silicon film, a coating layer having a thickness of 1.5 μm or more can be easily formed.
【００１８】また、本発明のバルブは、摺動面を有する
バルブ用部品を備えたバルブであって、当該バルブ用部
品は、上記いずれかのバルブ用部品であることを特徴と
している。Further, a valve according to the present invention is a valve provided with a valve component having a sliding surface, wherein the valve component is any one of the above-mentioned valve components.
【００１９】上記バルブ用部品は、基体と硬質炭素膜と
の密着度が高く、硬質炭素膜を厚膜化することができる
ため、摺動面の硬度を高めることができる。従って、か
かるバルブ用部品を用いることで、寿命の長いバルブを
構成することが可能となる。The valve component has a high degree of adhesion between the substrate and the hard carbon film, and can increase the thickness of the hard carbon film, so that the hardness of the sliding surface can be increased. Therefore, by using such a valve component, it is possible to configure a valve having a long life.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】本発明の実施形態にかかるバルブ
用部品及びバルブについて図面を参照して説明する。ま
ず、本実施形態にかかるバルブ用部品及びバルブの構成
について説明する。図１は、本実施形態にかかるバルブ
の一部を切り欠いた正面図であり、図２は、本実施形態
にかかるバルブ用部品の拡大斜視図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A valve component and a valve according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the valve component and the valve according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a partially cutaway front view of a valve according to the present embodiment, and FIG. 2 is an enlarged perspective view of a valve component according to the present embodiment.
【００２１】本実施形態にかかるバルブ１０は、図１に
示すように、流体の流路となる貫通孔１２ａを有する弁
箱１２と、上記貫通孔１２ａの内壁面にそって固定配置
された２つのリング状の弁座１４と、上記２つの弁座の
間に摺動可能に配置された円板状の弁体１６とを備えて
構成される。ここで、上記弁体１６が本実施形態にかか
るバルブ用部品となる。バルブ１０においては、図１及
び図２における上下方向（矢印方向）に弁体１６を摺動
させることにより、流路の遮断、開放を行うことができ
るようになっている。すなわち、バルブ１０において
は、弁体１６を下方に摺動させてリング状の弁座１４の
開口１４ｂを塞ぐことによって流路を遮断することがで
き、一方、弁体１６を上方に摺動させることによって流
路を開放することができる。この際、弁体１６は弁座１
４に対して摺動する（摺れあって動く）ため、弁体１６
と弁座１４のそれぞれには互いに摺れ合う面である摺動
面１４ａ、１６ａが形成される。As shown in FIG. 1, a valve 10 according to the present embodiment has a valve box 12 having a through hole 12a serving as a fluid flow path, and a valve box 12 fixedly disposed along the inner wall surface of the through hole 12a. It comprises two ring-shaped valve seats 14 and a disc-shaped valve body 16 slidably arranged between the two valve seats. Here, the valve body 16 is a valve component according to the present embodiment. In the valve 10, the valve body 16 is slid in the vertical direction (the direction of the arrow) in FIGS. That is, in the valve 10, the flow path can be blocked by sliding the valve body 16 downward to close the opening 14 b of the ring-shaped valve seat 14, while sliding the valve body 16 upward. Thereby, the flow path can be opened. At this time, the valve body 16 is
4 (moving by sliding) with respect to the valve body 16.
And the valve seat 14 are formed with sliding surfaces 14a and 16a, which are surfaces that slide on each other.
【００２２】ここで、図２に示すように、弁座１４が単
なる円筒形ではなく、一方の縁が軸に対して斜めにカッ
トされており、弁体１６が単なる円柱形ではなく双方の
底面が軸に対して斜めにカットされているのは、弁体１
６を２つの弁座１４の間に容易に挿入することができる
ようにするためである。ここで、上記斜めにカットされ
ている面が摺動面１４ａ、１６ａとなる。さらに、弁体
１６の双方の底面は平坦ではなく、中央部が窪んでい
る。従って、当該窪んでいる部分は、弁座１４とは摺れ
合わず、従って、弁体１６の摺動面１６ａは、図２に示
すように、ドーナツ型となる。弁体１６の摺動面１６ａ
をこのような形状とするのは、弁体１６と弁座１４との
摩擦を低減するためである。Here, as shown in FIG. 2, the valve seat 14 is not a simple cylinder, but one edge is cut obliquely with respect to the axis, and the valve body 16 is not a simple cylinder but a bottom of both sides. Is cut obliquely with respect to the axis.
6 so that it can be easily inserted between the two valve seats 14. Here, the obliquely cut surfaces become the sliding surfaces 14a and 16a. Further, both bottom surfaces of the valve body 16 are not flat, and the central portion is depressed. Therefore, the depressed portion does not slide on the valve seat 14, so that the sliding surface 16a of the valve body 16 has a donut shape as shown in FIG. Sliding surface 16a of valve body 16
Is formed in such a shape in order to reduce the friction between the valve body 16 and the valve seat 14.
【００２３】図３は、弁体１６を摺動面１６ａに対して
垂直に切断した拡大断面図である。弁体１６は、図３に
示すような断面構造を有している。すなわち、弁体１６
は、基体１と、基体１の表面に形成された中間層２と、
中間層２の表面に形成された被覆層３とを備えて構成さ
れ、当該被覆層３の表面が上記摺動面１６ａとして形成
されている。FIG. 3 is an enlarged sectional view of the valve body 16 cut perpendicular to the sliding surface 16a. The valve body 16 has a sectional structure as shown in FIG. That is, the valve element 16
Is a substrate 1, an intermediate layer 2 formed on the surface of the substrate 1,
And a coating layer 3 formed on the surface of the intermediate layer 2, and the surface of the coating layer 3 is formed as the sliding surface 16a.
【００２４】基体１は、アルミナなどのセラミクス、ス
テライト等の耐摩耗性の高い材料によって形成されてい
る。基体１は、例えば、切削加工などの方法によって製
造される。The substrate 1 is formed of a material having high wear resistance, such as ceramics such as alumina and stellite. The base 1 is manufactured by, for example, a method such as cutting.
【００２５】中間層２は、金属窒化物膜または金属炭化
物膜または金属炭窒化物膜または金属酸化物膜のいずれ
かを含んで形成され、特に、窒化クロム膜または窒化チ
タン膜または炭化チタン膜のいずれかを含んで形成され
ることが好適である。中間層２の層厚は、０．２μｍ以
上５０μｍ以下であることが好適である。また、図３に
おいては、中間層２は１層構造であるが、これは２層構
造（例えば炭化チタン膜と窒化チタン膜を積層したも
の）であっても良いし、３層以上の構造としても良い。The intermediate layer 2 is formed by including any one of a metal nitride film, a metal carbide film, a metal carbonitride film, and a metal oxide film, and particularly, a chromium nitride film, a titanium nitride film, or a titanium carbide film. It is preferable that any one of them is formed. The thickness of the intermediate layer 2 is preferably 0.2 μm or more and 50 μm or less. Further, in FIG. 3, the intermediate layer 2 has a one-layer structure. However, the intermediate layer 2 may have a two-layer structure (for example, a laminate of a titanium carbide film and a titanium nitride film), or may have a three or more layer structure. Is also good.
【００２６】中間層２は、例えば、プラズマＣＶＤ法、
熱ＣＶＤ法、スパッタリング法、カソードアークイオン
プレーティング法、ホロカソードイオンプレーティング
法、熱電子型アークイオンプレーティング法などによっ
て形成することができる。The intermediate layer 2 is formed, for example, by a plasma CVD method,
It can be formed by thermal CVD, sputtering, cathode arc ion plating, hollow cathode ion plating, thermionic arc ion plating, or the like.
【００２７】被覆層３は、硬質炭素膜４とシリコン膜５
とを積層した積層膜６を、シリコン膜５が中間層２の側
に配置されるように２層以上（図３においては４層）積
層して形成されている。硬質炭素膜４は、硬質炭素から
なる膜である。ここで、硬質炭素とは、例えば、ダイヤ
モンド構造を一部に有するアモルファス状の炭素あるい
は水素化炭素など（通常、アモルファスカーボン、アイ
・カーボン、ダイヤモンド状炭素などと呼ばれている）
をいう。硬質炭素からなる硬質炭素膜は、一般に、ヌー
プ硬さが１×９．８〜８×９．８ＧＰａであり、摺動時
の摩擦係数が極めて小さく、化学的にも安定で、焼き付
きにくく、離型性に優れるという特徴を有する。また、
シリコン膜５は、シリコンからなる膜である。The coating layer 3 comprises a hard carbon film 4 and a silicon film 5
And two or more (four in FIG. 3) stacked layers so that the silicon film 5 is disposed on the intermediate layer 2 side. The hard carbon film 4 is a film made of hard carbon. Here, the hard carbon is, for example, amorphous carbon or hydrogenated carbon partially having a diamond structure (usually called amorphous carbon, eye carbon, diamond-like carbon, etc.).
Say. A hard carbon film made of hard carbon generally has a Knoop hardness of 1 × 9.8 to 8 × 9.8 GPa, an extremely small friction coefficient at the time of sliding, is chemically stable, hard to seize, and It has the feature of excellent moldability. Also,
The silicon film 5 is a film made of silicon.
【００２８】ここで、硬質炭素膜４それぞれの膜厚は、
０．０１μｍ以上０．５μｍ以下となっており、また、
シリコン膜４それぞれの膜厚は、０．００５μｍ以上
０．５μｍ以下となっている。この場合、硬質炭素膜４
の膜厚は、シリコン膜５の膜厚と等しい、あるいは、シ
リコン膜５の膜厚よりも大きいことが好適である。尚、
硬質炭素膜４それぞれの膜厚が互いに異なる場合、シリ
コン膜５の膜厚が互いに異なる場合は、硬質炭素膜４の
膜厚の平均値が、シリコン膜５の膜厚の平均値と等し
い、あるいは、シリコン膜５の膜厚の平均値よりも大き
いことが好適である。Here, the thickness of each of the hard carbon films 4 is
0.01 μm or more and 0.5 μm or less, and
The thickness of each silicon film 4 is not less than 0.005 μm and not more than 0.5 μm. In this case, the hard carbon film 4
Is preferably equal to or greater than the thickness of the silicon film 5. still,
When the thicknesses of the hard carbon films 4 are different from each other, and when the thicknesses of the silicon films 5 are different from each other, the average value of the thickness of the hard carbon film 4 is equal to the average value of the thickness of the silicon film 5, or It is preferable that the average thickness of the silicon film 5 is larger than the average value.
【００２９】また、被覆層３全体の層厚は、０．５μｍ
以上５０μｍ以下であることが好適であり、１．５μｍ
以上５０μｍ以下であることが特に好適である。基体１
への密着度を考慮すると、硬質炭素膜のみで被覆層を形
成する場合は１．５μｍ以上の層厚を有する被覆層を形
成することは極めて困難であるが、本実施形態の如く、
硬質炭素膜４とシリコン膜５とを交互に積層して被覆層
３を形成することで、１．５μｍ以上の層厚を有する被
覆層３を容易に形成することができる。The thickness of the entire coating layer 3 is 0.5 μm
It is preferably not less than 50 μm and not more than 1.5 μm
It is particularly preferred that the thickness be at least 50 μm. Base 1
Considering the degree of adhesion to, when forming a coating layer only with a hard carbon film, it is extremely difficult to form a coating layer having a layer thickness of 1.5 μm or more, but as in this embodiment,
By forming the coating layer 3 by alternately laminating the hard carbon films 4 and the silicon films 5, the coating layer 3 having a layer thickness of 1.5 μm or more can be easily formed.
【００３０】硬質炭素膜４は、例えば、マイクロ波プラ
ズマ、ＥＣＲプラズマ、高周波プラズマ、アークプラズ
マなどを用いたプラズマＣＶＤ法、炭素、炭化水素イオ
ンなどを原料とするイオン蒸着法、固体炭素を原料とす
るスパッタリング法やカソードアークイオンプレーティ
ング法などによって形成することができる。また、シリ
コン膜５は、真空蒸着法、高周波イオンプレーティング
法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などによって
形成することができる。尚、本実施形態においては、硬
質炭素膜４とシリコン膜５とを交互に形成することにな
るため、硬質炭素膜４とシリコン膜５とを交互に連続的
に形成できる複合プロセスを用いることが効率的であ
る。The hard carbon film 4 is formed, for example, by a plasma CVD method using microwave plasma, ECR plasma, high frequency plasma, arc plasma, etc., an ion deposition method using carbon, hydrocarbon ions, or the like as a raw material, or a solid carbon as a raw material. It can be formed by a sputtering method or a cathode arc ion plating method. The silicon film 5 can be formed by a vacuum evaporation method, a high-frequency ion plating method, a sputtering method, a plasma CVD method, or the like. In the present embodiment, since the hard carbon film 4 and the silicon film 5 are formed alternately, a composite process capable of forming the hard carbon film 4 and the silicon film 5 alternately and continuously is used. It is efficient.
【００３１】また、中間層２を厚く形成すると当該中間
層２の表面粗さが大きくなるため、この場合は、中間層
２を形成した後に、当該中間層２の表面を研磨し、研磨
面に対してシリコン膜５と硬質炭素膜４とを順次形成し
ていくことが好ましい。Further, if the intermediate layer 2 is formed thick, the surface roughness of the intermediate layer 2 becomes large. In this case, after the intermediate layer 2 is formed, the surface of the intermediate layer 2 is polished and the polished surface is formed. On the other hand, it is preferable to sequentially form the silicon film 5 and the hard carbon film 4.
【００３２】続いて、本実施形態にかかるバルブ用部品
及びバルブの作用及び効果について説明する。本実施形
態にかかるバルブ用部品である弁体１６は、硬質炭素膜
４とシリコン膜５とを積層した積層膜６をシリコン膜５
が中間層２の側に配置されるように２層以上積層して被
覆層３を形成し、当該被覆層３の表面を摺動面１６ａと
して形成する。従って、被覆層３は、硬質炭素膜４とシ
リコン膜５とが交互に積層された構成となる。ここで、
シリコン膜５の内部応力は硬質炭素膜４の内部応力（一
般に１ＧＰａ以上）と比較して１／１０あるいはそれ以
下であるので、硬質炭素膜４とシリコン膜５とを交互に
積層した被覆層３は、硬質炭素膜のみで形成した被覆層
と比較して、内部応力（平均値）が著しく小さくなる。
よって、被覆層３を厚くしていっても内部応力の影響を
小さく押さえることができる。その結果、基体１あるい
は中間層２と硬質炭素膜４との密着度を高く維持しつ
つ、硬質炭素膜４（より正確には、シリコン膜５を含め
た被覆層３全体）を厚膜化することが可能となる。Next, the operation and effects of the valve component and the valve according to the present embodiment will be described. The valve body 16 which is a valve component according to the present embodiment is configured such that the laminated film 6 in which the hard carbon film 4 and the silicon film 5 are laminated is replaced with the silicon film 5.
Are arranged on the side of the intermediate layer 2 to form a coating layer 3 by laminating two or more layers, and the surface of the coating layer 3 is formed as a sliding surface 16a. Therefore, the coating layer 3 has a configuration in which the hard carbon films 4 and the silicon films 5 are alternately stacked. here,
Since the internal stress of the silicon film 5 is 1/10 or less than the internal stress of the hard carbon film 4 (generally 1 GPa or more), the coating layer 3 in which the hard carbon film 4 and the silicon film 5 are alternately laminated is used. Has a significantly lower internal stress (average value) than a coating layer formed only of a hard carbon film.
Therefore, even if the coating layer 3 is thickened, the influence of the internal stress can be suppressed to a small level. As a result, the thickness of the hard carbon film 4 (more precisely, the entire coating layer 3 including the silicon film 5) is increased while maintaining a high degree of adhesion between the base 1 or the intermediate layer 2 and the hard carbon film 4. It becomes possible.
【００３３】この場合、硬質炭素膜４それぞれの膜厚を
０．０１μｍ以上とすることで、製造上、硬質炭素膜４
がシリコン膜５と混合することを防止できる。その結
果、硬質炭素膜４を確実に形成することが可能となる。
また、硬質炭素膜４それぞれの膜厚を０．５μｍ以下と
することで、硬質炭素膜４それぞれに生ずる内部応力を
小さくすることができる。その結果、硬質炭素膜４が隣
接するシリコン膜５から剥離することが防止される。In this case, by setting the thickness of each of the hard carbon films 4 to 0.01 μm or more, the hard carbon films 4
Can be prevented from being mixed with the silicon film 5. As a result, the hard carbon film 4 can be reliably formed.
By setting the thickness of each hard carbon film 4 to 0.5 μm or less, the internal stress generated in each hard carbon film 4 can be reduced. As a result, the hard carbon film 4 is prevented from peeling from the adjacent silicon film 5.
【００３４】またこの場合、シリコン膜５それぞれの膜
厚を０．００５μｍ以上とすることで、製造上、シリコ
ン膜が硬質炭素膜４と混合することを防止できる。その
結果、シリコン膜５を確実に形成することが可能とな
る。また、シリコン膜５それぞれの膜厚を０．５μｍ以
下とすることで、シリコン膜５それぞれに生ずる内部応
力を小さくできるとともに被覆層３全体の硬度を高める
ことができる。In this case, by setting the thickness of each of the silicon films 5 to 0.005 μm or more, it is possible to prevent the silicon films from being mixed with the hard carbon film 4 in manufacturing. As a result, the silicon film 5 can be reliably formed. Further, by setting the thickness of each silicon film 5 to 0.5 μm or less, the internal stress generated in each silicon film 5 can be reduced and the hardness of the entire coating layer 3 can be increased.
【００３５】さらに、基体１と被覆層３との間に、金属
窒化物膜または金属炭化物膜または金属炭窒化物膜また
は金属酸化物膜のいずれかを含んで形成される中間層２
を設けることで、当該中間層２を含む基体１の表面部分
の硬度が高まり、外部からの負荷により基体１が変形し
にくくなる。その結果、基体１の変形により硬質炭素膜
４が基体１から剥離することが防止される。Further, an intermediate layer 2 formed between the substrate 1 and the coating layer 3 including any one of a metal nitride film, a metal carbide film, a metal carbonitride film, and a metal oxide film.
Is provided, the hardness of the surface portion of the base 1 including the intermediate layer 2 is increased, and the base 1 is less likely to be deformed by an external load. As a result, the hard carbon film 4 is prevented from peeling off from the base 1 due to the deformation of the base 1.
【００３６】また、本実施形態にかかるバルブ用部品で
ある弁体１６においては、技術的に安定して形成するこ
とができる窒化クロム膜、窒化チタン膜、炭化チタン膜
を含んで中間層２を形成することで、当該中間層２を比
較的容易に形成することができる。その結果、弁体１６
の製造コストが安価になる。In the valve element 16 which is a valve component according to the present embodiment, the intermediate layer 2 includes a chromium nitride film, a titanium nitride film, and a titanium carbide film which can be formed technically stably. By forming, the intermediate layer 2 can be formed relatively easily. As a result, the valve body 16
Manufacturing cost is reduced.
【００３７】また、本実施形態にかかるバルブ用部品に
おいては、中間層２の層厚を０．２μｍ以上とすること
で、当該中間層２を含む基体１の表面部分の硬度を効果
的に高めることができる。その結果、基体１の変形を効
果的に防止することができる。また、中間層２の層厚を
５０μｍ以下とすることで、中間層２に生ずる内部応力
を小さくすることができる。その結果、中間層２が基体
１から剥離することが防止される。In the valve component according to the present embodiment, the hardness of the surface portion of the substrate 1 including the intermediate layer 2 is effectively increased by setting the thickness of the intermediate layer 2 to 0.2 μm or more. be able to. As a result, deformation of the base 1 can be effectively prevented. By setting the thickness of the intermediate layer 2 to 50 μm or less, the internal stress generated in the intermediate layer 2 can be reduced. As a result, peeling of the intermediate layer 2 from the base 1 is prevented.
【００３８】また、本実施形態にかかるバルブ用部品で
ある弁体１６においては、硬質炭素膜４の膜厚をシリコ
ン膜５の膜厚と等しく、あるいは、より大きくすること
で、被覆層３に占める硬質炭素膜４の割合を高めること
ができる。その結果、被覆層３全体の硬度（平均値）を
高めることができる。また、硬質炭素膜４の膜厚をシリ
コン膜５の膜厚と等しく、あるいは、より大きくするこ
とで、被覆層３が摩耗していった場合であっても、硬質
炭素膜５が摺動面１６ａとして作用している時間が長く
なる。その結果、摺動面１６ａ近傍を高い確率で高硬度
に維持することが可能となる。In the valve element 16 which is a valve component according to the present embodiment, the thickness of the hard carbon film 4 is equal to or larger than the thickness of the silicon film 5 so that the coating layer 3 is formed. The ratio of the hard carbon film 4 occupying can be increased. As a result, the hardness (average value) of the entire coating layer 3 can be increased. In addition, by making the thickness of the hard carbon film 4 equal to or larger than the thickness of the silicon film 5, even when the coating layer 3 is worn, the hard carbon film 5 can be used on the sliding surface. The time acting as 16a becomes longer. As a result, it is possible to maintain high hardness in the vicinity of the sliding surface 16a with high probability.
【００３９】また、本実施形態にかかるバルブ用部品で
ある弁体１６においては、被覆層３の層厚を０．５μｍ
以上とすることで、被覆層３全体の硬度を高めることが
できる。また、被覆層３の層厚を５０μｍ以下とするこ
とで、被覆層３全体の内部応力（平均値）を小さく保つ
ことができる。その結果、被覆層３の基体１（直接的に
は中間層２）への密着度を極めて高い状態に維持するこ
とができる。In the valve body 16 which is a valve component according to the present embodiment, the coating layer 3 has a thickness of 0.5 μm
By doing so, the hardness of the entire coating layer 3 can be increased. Further, by setting the thickness of the coating layer 3 to 50 μm or less, the internal stress (average value) of the entire coating layer 3 can be kept small. As a result, the degree of adhesion of the coating layer 3 to the substrate 1 (directly, the intermediate layer 2) can be maintained in an extremely high state.
【００４０】また、本実施形態にかかるバルブ１０は、
上記構成の弁体１６を備えて構成されることで、弁体１
６の基体１及び中間層２と硬質炭素膜５（より正確に
は、シリコン膜５を含めた被覆層３全体）との密着度を
高め、弁体１６の硬質炭素膜５（より正確には、シリコ
ン膜５を含めた被覆層３全体）を厚膜化することがで
き、弁体１６の摺動面１６ａの硬度を高めることができ
る。その結果、弁体１６の摺動面１６ａの摩耗が低減さ
れ、寿命が長くなる。The valve 10 according to the present embodiment is
By being provided with the valve element 16 having the above configuration, the valve element 1
6 and the hard carbon film 5 (more precisely, the entire coating layer 3 including the silicon film 5) is increased, and the hard carbon film 5 (more precisely, The entire coating layer 3 including the silicon film 5) can be made thicker, and the hardness of the sliding surface 16a of the valve body 16 can be increased. As a result, wear of the sliding surface 16a of the valve body 16 is reduced, and the life is prolonged.
【００４１】以下、具体的な実施例を用いた実験結果に
基づいて、本実施形態にかかるバルブ及びバルブ用部品
の効果を示す。ここでは、本発明の実施例１〜２３及び
比較例１〜６にかかるバルブに関して以下に示す実験を
行った。すなわち、２８８℃の高温高圧の飽和水蒸気圧
水中（原子力発電所プラントの冷却水系統の環境に相当
する）でバルブを１００回開閉し（弁体を１００往復摺
動させて）、被覆層の状態（剥離が見られるか、あるい
は、剥離が見られずに良好か）を観察するとともに、摺
動面の摩擦係数、及び、水の漏洩量を計測した。尚、摺
動面にかかる荷重は、７×９．８Ｎ／ｍｍ2とした。Hereinafter, effects of the valve and the valve component according to the present embodiment will be described based on experimental results using specific examples. Here, the following experiments were performed on the valves according to Examples 1 to 23 and Comparative Examples 1 to 6 of the present invention. That is, the valve is opened and closed 100 times (by sliding the valve body 100 reciprocations) in 288 ° C. high-temperature and high-pressure saturated steam pressurized water (corresponding to the environment of the cooling water system of a nuclear power plant), and the state of the coating layer (Whether or not peeling was seen or good without peeling) was observed, and the friction coefficient of the sliding surface and the amount of water leakage were measured. The load applied to the sliding surface was set to 7 × 9.8 N / mm 2 .
【００４２】実施例１にかかるバルブは、以下の弁体１
６を備えたバルブ１０である。すなわち、かかる弁体１
６は、ステライトＮｏ．６によって形成された基体１
と、基体１の表面に形成された中間層２と、中間層２の
表面に形成された被覆層３とを備えて構成される。中間
層２は、窒化クロム（ＣｒＮ）膜であり、膜厚は２μｍ
である。ここで、中間層２（窒化クロム膜）は、カソー
ドアークイオンプレーティング法によって形成した。被
覆層３は、硬質炭素膜４とシリコン膜５とを積層した積
層膜６を、シリコン膜５が中間層２の側に配置されるよ
うに１５層積層して形成されている。硬質炭素膜４それ
ぞれの膜厚は０．２μｍであり、シリコン膜５それぞれ
の膜厚は０．１μｍである。従って、被覆層３全体の層
厚は４．５μｍとなる。ここで、硬質炭素膜４は高周波
プラズマＣＶＤ法で形成し、シリコン膜５はスパッタリ
ング法で形成した。The valve according to the first embodiment has the following valve body 1
6 is a valve 10 including That is, such a valve element 1
6 is Stellite No. 6; Substrate 1 formed by 6
And an intermediate layer 2 formed on the surface of the base 1 and a coating layer 3 formed on the surface of the intermediate layer 2. The intermediate layer 2 is a chromium nitride (CrN) film having a thickness of 2 μm.
It is. Here, the intermediate layer 2 (chromium nitride film) was formed by a cathode arc ion plating method. The coating layer 3 is formed by laminating 15 layers of a laminated film 6 in which a hard carbon film 4 and a silicon film 5 are laminated so that the silicon film 5 is disposed on the side of the intermediate layer 2. The thickness of each of the hard carbon films 4 is 0.2 μm, and the thickness of each of the silicon films 5 is 0.1 μm. Therefore, the layer thickness of the entire coating layer 3 is 4.5 μm. Here, the hard carbon film 4 was formed by a high frequency plasma CVD method, and the silicon film 5 was formed by a sputtering method.
【００４３】実施例２〜２３及び比較例１〜６にかかる
バルブは、弁体が有する被覆層の構造（硬質炭素膜の膜
厚、シリコン膜の膜厚、積層膜の積層数、被覆層の層
厚）、及び、中間層の構造（中間層の材料、中間層の層
厚）のみが異なっており、他の部分の構成は実施例１に
かかるバルブと同一である。実施例２〜２３及び比較例
１〜６にかかるバルブに備えられた弁体の硬質炭素膜の
膜厚、シリコン膜の膜厚、積層膜の積層数、被覆層の層
厚、中間層の材料、中間層の層厚は、図４に示すとおり
である。尚、比較例１にかかるバルブに備えられた弁体
の被覆層は硬質炭素膜のみ（単層）によって構成されて
いる。また、比較例１及び２にかかるバルブに備えられ
た弁体は中間層を有していない。また、実施例１６にか
かるバルブ１０に備えられた弁体１６は、窒化チタン
（ＴｉＮ）膜からなる中間層２を有しており、実施例１
７にかかるバルブ１０に備えられた弁体１６は、炭化チ
タン（ＴｉＣ）膜と窒化チタン（ＴｉＮ）膜とからなる
二層構造の中間層２を有している。ここで、炭化チタン
（ＴｉＣ）膜及び窒化チタン（ＴｉＮ）膜は、熱電子型
アークイオンプレーティング法によって形成した。In the valves according to Examples 2 to 23 and Comparative Examples 1 to 6, the structure of the covering layer (the thickness of the hard carbon film, the thickness of the silicon film, the number of laminated films, (The thickness of the intermediate layer) and the structure of the intermediate layer (the material of the intermediate layer and the thickness of the intermediate layer), and the configuration of the other portions is the same as that of the valve according to the first embodiment. The thickness of the hard carbon film, the thickness of the silicon film, the number of laminated films, the thickness of the coating layer, and the material of the intermediate layer of the valve body provided in the valves according to Examples 2 to 23 and Comparative Examples 1 to 6 The thickness of the intermediate layer is as shown in FIG. In addition, the coating layer of the valve body provided in the valve according to Comparative Example 1 was formed of only a hard carbon film (single layer). Further, the valve bodies provided in the valves according to Comparative Examples 1 and 2 have no intermediate layer. Further, the valve element 16 provided in the valve 10 according to the example 16 has the intermediate layer 2 made of a titanium nitride (TiN) film.
The valve element 16 provided in the valve 10 according to 7 has an intermediate layer 2 having a two-layer structure including a titanium carbide (TiC) film and a titanium nitride (TiN) film. Here, the titanium carbide (TiC) film and the titanium nitride (TiN) film were formed by a thermionic arc ion plating method.
【００４４】実施例１〜２３及び比較例１〜６にかかる
バルブの上記１００回開閉後の被覆層の状態、摺動面の
摩擦係数、及び、水の漏洩量を図４に示す。図４から分
かるように、比較例１〜６にかかるバルブにおいては、
被覆層の剥離（比較例１，４，５）、あるいは、１００
ｃｍ3以上の漏洩（比較例２，３，６）が見られたのに
対し、本発明の実施例１〜２３においては、被覆層３の
剥離は見られず、水の漏洩も全く無いか、あるいは、微
量であった（実施例９で３ｃｍ3、実施例１０で５ｃ
ｍ3、実施例１５で１２ｃｍ3、実施例１８で１８ｃ
ｍ3、実施例２３で２２ｃｍ3）。特に、硬質炭素膜４
の膜厚がシリコン膜４の膜厚と等しいか、より大きく、
被覆層３の層厚が０．５μｍ以上５０μｍ以下であ
り、中間層の層厚が０．２μｍ以上５０μｍ以下であ
るバルブ（実施例１〜８，１１〜１４，１６，１７，１
９〜２２）については、水の漏洩が全く無かった。FIG. 4 shows the state of the coating layer, the coefficient of friction of the sliding surface, and the amount of water leakage after the valves of Examples 1 to 23 and Comparative Examples 1 to 6 have been opened and closed 100 times. As can be seen from FIG. 4, in the valves according to Comparative Examples 1 to 6,
Peeling of the coating layer (Comparative Examples 1, 4, 5) or 100
While leaks of not less than 3 cm 3 (Comparative Examples 2, 3, and 6) were observed, in Examples 1 to 23 of the present invention, no peeling of the coating layer 3 was observed and there was no leakage of water at all. Or a very small amount (3 cm 3 in Example 9, 5 c in Example 10).
m 3 , 12 cm 3 in Example 15, 18 c in Example 18
m 3 , 22 cm 3 in Example 23). In particular, the hard carbon film 4
Is equal to or larger than the thickness of the silicon film 4,
Valves in which the layer thickness of the coating layer 3 is 0.5 μm or more and 50 μm or less and the layer thickness of the intermediate layer is 0.2 μm or more and 50 μm or less (Examples 1 to 8, 11, 11 to 14, 16, 17, 1
Regarding 9 to 22), there was no water leakage at all.
【００４５】上記実施形態にかかるバルブ１０において
は、摺動面１６ａを有するバルブ用部品である弁体１６
が上記構成の中間層２及び被覆層３を有して構成されて
いたが、摺動面１４ａを有するバルブ用部品である弁座
１４が上記構成の中間層２及び被覆層３を有して構成さ
れていても良い。また、弁座１４と弁体１６との双方
が、上記構成の中間層２及び被覆層３を有して構成され
ていても良い。In the valve 10 according to the above embodiment, the valve element 16 which is a valve component having a sliding surface 16a
Is configured to have the intermediate layer 2 and the coating layer 3 having the above configuration, but the valve seat 14 which is a valve component having the sliding surface 14a has the intermediate layer 2 and the coating layer 3 having the above configuration. It may be configured. Further, both the valve seat 14 and the valve body 16 may be configured to include the intermediate layer 2 and the covering layer 3 having the above-described configuration.
【００４６】本発明のバルブは、家庭用の水栓バルブ、
産業用の各種流体用バルブ、火力あるいは原子力発電所
プラントのバルブ等として利用可能である。特に、高温
高圧水などの腐食性の流体が使用される箇所に用いるバ
ルブとして好適であり、例えば原子力発電所プラントの
冷却水系統に用いるバルブとして好適である。The valve of the present invention is a domestic faucet valve,
It can be used as a valve for various fluids for industrial use, a valve for a thermal power plant or a nuclear power plant. In particular, it is suitable as a valve used in a place where a corrosive fluid such as high-temperature and high-pressure water is used, for example, a valve used in a cooling water system of a nuclear power plant.
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明のバルブ用部品は、硬質炭素膜と
シリコン膜と交互に積層した被覆層を有することで、硬
質炭素膜のみで形成した被覆層と比較して内部応力（平
均値）が著しく小さくなる。従って、被覆層を厚くして
いっても内部応力の影響を小さく押さえることができ、
その結果、基体と硬質炭素膜との密着度を高く維持しつ
つ、硬質炭素膜を厚膜化することが可能となる。この場
合、硬質炭素膜それぞれの膜厚を０．０１μｍ以上とす
ることで、硬質炭素膜を確実に形成することができ、硬
質炭素膜それぞれの膜厚を０．５μｍ以下とすること
で、硬質炭素膜が隣接するシリコン膜から剥離すること
が防止される。またこの場合、シリコン膜それぞれの膜
厚を０．００５μｍ以上とすることで、シリコン膜を確
実に形成することができ、シリコン膜それぞれの膜厚を
０．５μｍ以下とすることで、シリコン膜それぞれに生
ずる内部応力を小さくできるとともに被覆層全体の硬度
を高めることができる。さらに、中間層を設けること
で、当該中間層を含む基体の表面部分の硬度が高まり、
外部からの負荷により基体が変形しにくくなる。その結
果、基体の変形に起因する硬質炭素膜の剥離をも防止す
ることができ、基体と硬質炭素膜との密着度を極めて高
くすることができる。The valve component of the present invention has a coating layer alternately laminated with a hard carbon film and a silicon film, so that the internal stress (average value) is higher than that of the coating layer formed only of the hard carbon film. Is significantly reduced. Therefore, even if the coating layer is thickened, the influence of the internal stress can be suppressed small,
As a result, it is possible to increase the thickness of the hard carbon film while maintaining high adhesion between the substrate and the hard carbon film. In this case, by setting the thickness of each hard carbon film to 0.01 μm or more, the hard carbon film can be surely formed, and by setting the thickness of each hard carbon film to 0.5 μm or less, The carbon film is prevented from peeling from the adjacent silicon film. In this case, by setting the thickness of each of the silicon films to 0.005 μm or more, the silicon film can be reliably formed, and by setting the thickness of each of the silicon films to 0.5 μm or less, And the hardness of the entire coating layer can be increased. Further, by providing the intermediate layer, the hardness of the surface portion of the substrate including the intermediate layer is increased,
The substrate is less likely to be deformed by an external load. As a result, peeling of the hard carbon film due to deformation of the base can also be prevented, and the degree of adhesion between the base and the hard carbon film can be extremely increased.
【００４８】また、本発明のバルブ用部品においては、
技術的に安定して形成することができる窒化クロム膜、
窒化チタン膜、炭化チタン膜のいずれかを含んで中間層
を形成することで、当該中間層を比較的容易に形成する
ことができる。その結果、バルブ用部品の製造コストが
安価となる。In the valve part of the present invention,
Chromium nitride film that can be formed technically stable,
By forming the intermediate layer including any of the titanium nitride film and the titanium carbide film, the intermediate layer can be formed relatively easily. As a result, the manufacturing cost of the valve component is reduced.
【００４９】また、本発明のバルブ用部品においては、
中間層の層厚を０．２μｍ以上とすることで、当該中間
層を含む基体の表面部分の硬度を効果的に高め、基体の
変形が効果的に防止される。また、中間層の層厚を５０
μｍ以下とすることで、中間層に生ずる内部応力を小さ
くすることができ、当該中間層が基体から剥離すること
が防止される。In the valve part of the present invention,
By setting the thickness of the intermediate layer to 0.2 μm or more, the hardness of the surface portion of the substrate including the intermediate layer is effectively increased, and the deformation of the substrate is effectively prevented. Further, the thickness of the intermediate layer is set to 50
When the thickness is not more than μm, the internal stress generated in the intermediate layer can be reduced, and the intermediate layer is prevented from peeling from the substrate.
【００５０】また、本発明のバルブ用部品においては、
硬質炭素膜それぞれの膜厚をシリコン膜それぞれの膜厚
と等しく、あるいは、より大きくすることで、被覆層に
占める硬質炭素膜の割合を高めることができ、その結
果、被覆層全体の硬度（平均値）を高めることができ
る。また、硬質炭素膜それぞれの膜厚をシリコン膜それ
ぞれの膜厚と等しく、あるいは、より大きくすること
で、被覆層が摩耗していった場合であっても、硬質炭素
膜が摺動面として作用している時間が長くなり、摺動面
近傍を高い確率で高硬度に維持することが可能となる。In the valve part of the present invention,
By making the thickness of each hard carbon film equal to or larger than the thickness of each silicon film, the ratio of the hard carbon film in the coating layer can be increased, and as a result, the hardness of the entire coating layer (average hardness) Value). In addition, by making the thickness of each hard carbon film equal to or larger than the thickness of each silicon film, even when the coating layer is worn, the hard carbon film acts as a sliding surface. The time during which the sliding is performed becomes longer, and it becomes possible to maintain high hardness in the vicinity of the sliding surface with a high probability.
【００５１】また、本発明にかかるバルブ用部品におい
ては、被覆層の層厚を０．５μｍ以上とすることで、被
覆層全体の硬度を高めることができ、被覆層の層厚を５
０μｍ以下とすることで、被覆層全体の内部応力（平均
値）を小さく保つことができ、その結果、被覆層の基体
への密着度を極めて高い状態に維持することができる。Further, in the valve part according to the present invention, by setting the thickness of the coating layer to 0.5 μm or more, the hardness of the entire coating layer can be increased, and the thickness of the coating layer can be reduced to 5 μm.
When the thickness is 0 μm or less, the internal stress (average value) of the entire coating layer can be kept small, and as a result, the degree of adhesion of the coating layer to the substrate can be kept extremely high.
【００５２】また、本発明のバルブは、上記構成のバル
ブ用部品を備えて構成されることで、バルブ用部品の摺
動面の摩耗が低減され、寿命が長くなる。Further, since the valve of the present invention is provided with the valve component having the above-described structure, wear of the sliding surface of the valve component is reduced, and the life is extended.
【図１】本発明の実施形態にかかるバルブの一部を切り
欠いた正面図である。FIG. 1 is a partially cutaway front view of a valve according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施形態にかかるバルブ用部品の拡大
斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of a valve component according to the embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施形態にかかるバルブ用部品の拡大
断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a valve component according to the embodiment of the present invention.
【図４】具体的な実施例を用いた実験の実験条件及び実
験結果を示す表である。FIG. 4 is a table showing experimental conditions and results of an experiment using a specific example.
１…基体、２…中間層、３…被覆層、４…硬質炭素膜、
５…シリコン膜、６…積層膜、１０…バルブ、１２…弁
箱、１４…弁座、１４ａ…摺動面、１６…弁体、１６ａ
…摺動面DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base, 2 ... Intermediate layer, 3 ... Coating layer, 4 ... Hard carbon film,
5 silicon film, 6 laminated film, 10 valve, 12 valve box, 14 valve seat, 14a sliding surface, 16 valve body, 16a
... Sliding surface
Claims (7)
金属炭窒化物膜または金属酸化物膜のいずれかを含んで
形成され、 前記被覆層は、硬質炭素膜とシリコン膜とを積層した積
層膜を、前記シリコン膜が前記中間層の側に配置される
ように２層以上積層して形成され、 前記硬質炭素膜それぞれの膜厚は、０．０１μｍ以上
０．５μｍ以下であり、 前記シリコン膜それぞれの膜厚は、０．００５μｍ以上
０．５μｍ以下であり、 前記被覆層の表面を前記摺動面として形成したことを特
徴とするバルブ用部品。1. A valve component having a sliding surface, comprising: a base; an intermediate layer formed on a surface of the base; and a coating layer formed on a surface of the intermediate layer. Is formed including any one of a metal nitride film, a metal carbide film, a metal carbonitride film, and a metal oxide film, wherein the coating layer is formed by laminating a hard carbon film and a silicon film. The hard carbon film is formed by laminating two or more layers so that a silicon film is disposed on the side of the intermediate layer, and each of the hard carbon films has a thickness of 0.01 μm or more and 0.5 μm or less. A valve component, wherein the thickness is 0.005 μm or more and 0.5 μm or less, and the surface of the coating layer is formed as the sliding surface.
チタン膜または炭化チタン膜のいずれかを含んで形成さ
れることを特徴とする請求項１に記載のバルブ用部品。2. The valve component according to claim 1, wherein the intermediate layer includes one of a chromium nitride film, a titanium nitride film, and a titanium carbide film.
０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に
記載のバルブ用部品。3. The intermediate layer has a thickness of not less than 0.2 μm and not more than 5 μm.
The valve component according to claim 1, wherein the thickness is 0 μm or less.
シリコン膜それぞれの膜厚と等しい、あるいは、前記シ
リコン膜それぞれの膜厚よりも大きいことを特徴とする
請求項１〜３のいずれか１項に記載のバルブ用部品。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of each of the hard carbon films is equal to or greater than the thickness of each of the silicon films. Item 2. The valve component according to item 1.
０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいず
れか１項に記載のバルブ用部品。5. The coating layer has a thickness of 0.5 μm to 5 μm.
The valve component according to any one of claims 1 to 4, wherein the component is not more than 0 µm.
あることを特徴とする請求項５に記載のバルブ用部品。6. The valve part according to claim 5, wherein the coating layer has a thickness of 1.5 μm or more.
ルブにおいて、 前記バルブ用部品は、請求項１〜６のいずれか１項に記
載のバルブ用部品であることを特徴とするバルブ。7. A valve provided with a valve component having a sliding surface, wherein the valve component is the valve component according to any one of claims 1 to 6.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000044137A JP2001235042A (en) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | Valve component and valve |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000044137A JP2001235042A (en) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | Valve component and valve |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001235042A true JP2001235042A (en) | 2001-08-31 |
Family
ID=18566948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2000044137A Pending JP2001235042A (en) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | Valve component and valve |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001235042A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100462602C (en) * | 2005-09-28 | 2009-02-18 | 丰田自动车株式会社 | Valve and manufacturing method thereof |
-
2000
- 2000-02-22 JP JP2000044137A patent/JP2001235042A/en active Pending
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