JP2002339056A - 摺動装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＤＬＣ膜の良好な耐摩耗性を維持しながら不
活性雰囲気において乾燥摩擦条件下で充分に低い摩擦係
数を得ることができる、硬質炭素膜が形成された摺動面
を有する摺動装置を提供すること。 【解決手段】 相対向して摺動する二つの部材のうち少
なくとも一方の部材の摺動面に窒化炭素膜が形成されて
おり、該摺動面が摺動し合う摺動部が実質的に窒素ガス
雰囲気となるように構成したことを特徴とする摺動装
置。
活性雰囲気において乾燥摩擦条件下で充分に低い摩擦係
数を得ることができる、硬質炭素膜が形成された摺動面
を有する摺動装置を提供すること。 【解決手段】 相対向して摺動する二つの部材のうち少
なくとも一方の部材の摺動面に窒化炭素膜が形成されて
おり、該摺動面が摺動し合う摺動部が実質的に窒素ガス
雰囲気となるように構成したことを特徴とする摺動装
置。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、摺動装置に関し、
詳しくは、摺動面に窒化炭素膜が形成されてなる摺動装
置に関する。
詳しくは、摺動面に窒化炭素膜が形成されてなる摺動装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン
膜）は、工具、金型、磁気ヘッド、磁気ディスク等に耐
摩耗性を付与させる保護膜としての利用がなされてい
る。これは、ＤＬＣ膜が高硬度であることに由来するも
のである。しかしながら、すべり材の表面処理、すなわ
ち潤滑膜としての利用については、潤滑油中あるいは潤
滑油が介在する条件での利用の試みがわずかに見られる
程度である。
膜）は、工具、金型、磁気ヘッド、磁気ディスク等に耐
摩耗性を付与させる保護膜としての利用がなされてい
る。これは、ＤＬＣ膜が高硬度であることに由来するも
のである。しかしながら、すべり材の表面処理、すなわ
ち潤滑膜としての利用については、潤滑油中あるいは潤
滑油が介在する条件での利用の試みがわずかに見られる
程度である。
【０００３】ＤＬＣ膜を潤滑膜として使用しようとした
場合、酸素の影響が大きな問題となる。すなわち、ＤＬ
Ｃ膜の炭素原子が大気中の酸素と結合しやすいため、大
気中で使用すると、徐々に酸化されてしまう。ＤＬＣ膜
の摩擦係数は０．１程度という報告もあるが、実際は
０．１５以下の値はなかなか得られない。この値も成膜
直後の値であり、実際に大気中で使用するとなると前述
のように酸化の問題があり、長時間の使用は無理であり
耐久性に劣る。
場合、酸素の影響が大きな問題となる。すなわち、ＤＬ
Ｃ膜の炭素原子が大気中の酸素と結合しやすいため、大
気中で使用すると、徐々に酸化されてしまう。ＤＬＣ膜
の摩擦係数は０．１程度という報告もあるが、実際は
０．１５以下の値はなかなか得られない。この値も成膜
直後の値であり、実際に大気中で使用するとなると前述
のように酸化の問題があり、長時間の使用は無理であり
耐久性に劣る。
【０００４】ここで上記問題を解決するためには、
（１）ＤＬＣ膜自体を改良する、（２）使用する雰囲気
の酸素濃度を低くすることが考えられる。
（１）ＤＬＣ膜自体を改良する、（２）使用する雰囲気
の酸素濃度を低くすることが考えられる。
【０００５】（１）については、ＤＬＣ膜に他の様々な
元素を添加することが考えられるが、膜の主成分は炭素
であることにはかわりなくなかなか酸化を抑えることは
できないと考えられる。また、酸化防止にとらわれて他
の元素を添加しすぎると本来ＤＬＣ膜が持っている耐摩
耗性を却って悪くしてしまう可能性もあるし、摩擦係数
を上げてしまう可能性もある。したがって、（１）のみ
によってＤＬＣ膜の酸化を抑えることは困難である。
元素を添加することが考えられるが、膜の主成分は炭素
であることにはかわりなくなかなか酸化を抑えることは
できないと考えられる。また、酸化防止にとらわれて他
の元素を添加しすぎると本来ＤＬＣ膜が持っている耐摩
耗性を却って悪くしてしまう可能性もあるし、摩擦係数
を上げてしまう可能性もある。したがって、（１）のみ
によってＤＬＣ膜の酸化を抑えることは困難である。
【０００６】また、（２）については、真空雰囲気にす
ること、または不活性雰囲気にすることが考えられる。
真空雰囲気を作り出すのは容易なことではなく設備が大
掛かりになるので不活性雰囲気での使用が考えられる
が、従来のＤＬＣ膜では不活性雰囲気において充分な低
摩擦係数は得られていないのが実情である。
ること、または不活性雰囲気にすることが考えられる。
真空雰囲気を作り出すのは容易なことではなく設備が大
掛かりになるので不活性雰囲気での使用が考えられる
が、従来のＤＬＣ膜では不活性雰囲気において充分な低
摩擦係数は得られていないのが実情である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の実情に
鑑みなされたもので、その目的は、ＤＬＣ膜の良好な耐
摩耗性を維持しながら不活性雰囲気において乾燥摩擦条
件下で充分に低い摩擦係数を得ることができる、硬質炭
素膜が形成された摺動面を有する摺動装置を提供するこ
とにある。
鑑みなされたもので、その目的は、ＤＬＣ膜の良好な耐
摩耗性を維持しながら不活性雰囲気において乾燥摩擦条
件下で充分に低い摩擦係数を得ることができる、硬質炭
素膜が形成された摺動面を有する摺動装置を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意検討を重ねた結果、窒素を含む炭素膜を
摺動面に形成した部材が、窒素ガス雰囲気において乾燥
摩擦条件下で優れた摺動特性を有することを見出した。
達成すべく鋭意検討を重ねた結果、窒素を含む炭素膜を
摺動面に形成した部材が、窒素ガス雰囲気において乾燥
摩擦条件下で優れた摺動特性を有することを見出した。
【０００９】本発明は、上記知見に基づき完成されたも
のであり、その要旨は、相対向して摺動する二つの部材
のうち少なくとも一方の部材の摺動面に窒化炭素膜が形
成されており、該摺動面が摺動し合う摺動部が実質的に
窒素ガス雰囲気となるように構成したことを特徴とする
摺動装置に存する。
のであり、その要旨は、相対向して摺動する二つの部材
のうち少なくとも一方の部材の摺動面に窒化炭素膜が形
成されており、該摺動面が摺動し合う摺動部が実質的に
窒素ガス雰囲気となるように構成したことを特徴とする
摺動装置に存する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の窒化炭素膜の形成方法を
図１を参照しながら説明する。真空容器（図示省略）内
に、窒化炭素膜を形成する摺動面を有する部材を構成す
る基体Ｓを保持するホルダ１が設けられており、それに
向けて蒸発源２およびイオン源４が配置されている。
図１を参照しながら説明する。真空容器（図示省略）内
に、窒化炭素膜を形成する摺動面を有する部材を構成す
る基体Ｓを保持するホルダ１が設けられており、それに
向けて蒸発源２およびイオン源４が配置されている。
【００１１】前記装置を用いて窒化炭素膜を形成するに
は、基体Ｓをホルダ１に保持させた後、真空容器内を所
定の真空度にし、次いで、基体Ｓに向けて蒸発源２から
炭素３を蒸着させ、それと同時にイオン源４より窒素イ
オン５を蒸着面に照射して窒化炭素膜を形成する。
は、基体Ｓをホルダ１に保持させた後、真空容器内を所
定の真空度にし、次いで、基体Ｓに向けて蒸発源２から
炭素３を蒸着させ、それと同時にイオン源４より窒素イ
オン５を蒸着面に照射して窒化炭素膜を形成する。
【００１２】前記操作において、炭素の基体への蒸着
は、炭素を電子ビーム、抵抗、レーザ、高周波等により
加熱して蒸着させる真空蒸着法や、炭素をイオンビー
ム、マグネトロン、高周波等の手段によりスパッタする
スパッタ蒸着法により行なうことができる。
は、炭素を電子ビーム、抵抗、レーザ、高周波等により
加熱して蒸着させる真空蒸着法や、炭素をイオンビー
ム、マグネトロン、高周波等の手段によりスパッタする
スパッタ蒸着法により行なうことができる。
【００１３】前記イオン照射において、イオン加速エネ
ルギは０．１ＫｅＶ〜１０ＫｅＶが好ましい。イオン加
速エネルギーが０．１ＫｅＶより小さい場合は窒化が不
充分となり、１０ＫｅＶより大きい場合は蒸着膜に損傷
を与えることになる。
ルギは０．１ＫｅＶ〜１０ＫｅＶが好ましい。イオン加
速エネルギーが０．１ＫｅＶより小さい場合は窒化が不
充分となり、１０ＫｅＶより大きい場合は蒸着膜に損傷
を与えることになる。
【００１４】前記蒸着により基体上には窒化炭素膜が形
成されるが、この窒化炭素膜中の窒素／炭素組成比は
０．１〜０．４であるのが好ましい。窒素／炭素組成比
が０．１より小さい場合は窒化による効果が発揮され
ず、０．４より大きい場合は膜の強度が低下してしま
う。この組成比は炭素の蒸着条件とイオン照射の条件と
の兼ね合いで制御される。
成されるが、この窒化炭素膜中の窒素／炭素組成比は
０．１〜０．４であるのが好ましい。窒素／炭素組成比
が０．１より小さい場合は窒化による効果が発揮され
ず、０．４より大きい場合は膜の強度が低下してしま
う。この組成比は炭素の蒸着条件とイオン照射の条件と
の兼ね合いで制御される。
【００１５】窒化炭素膜が形成される基体の材質として
は、成膜が可能なものであれば特に限定されない。これ
ら窒化炭素膜が形成される基体の表面は、表面粗さＲｙ
が０．５μｍ以下、より好ましくは０．００１〜０．５
μｍであることが好ましい。
は、成膜が可能なものであれば特に限定されない。これ
ら窒化炭素膜が形成される基体の表面は、表面粗さＲｙ
が０．５μｍ以下、より好ましくは０．００１〜０．５
μｍであることが好ましい。
【００１６】窒化炭素膜は相対向して摺動する二つの部
材のうち少なくとも一方の部材の摺動面に形成すればよ
いが、両方の部材の摺動面に形成することによりさらに
良好な摺動特性を得ることができる。
材のうち少なくとも一方の部材の摺動面に形成すればよ
いが、両方の部材の摺動面に形成することによりさらに
良好な摺動特性を得ることができる。
【００１７】次に、摺動部が実質的に窒素ガス雰囲気と
なるようにする方法について説明する。実質的に窒素ガ
ス雰囲気であるとは酸素濃度が所定の濃度以下、例えば
窒化炭素膜の酸化が問題にならない程度に酸素濃度が低
くなればよい。これには摺動部に積極的に窒素ガスが供
給される状態にすればよい。このような方法としては、
摺動部全体を収容する容器を設けこの容器内を窒素ガス
で満たす方法や摺動面に窒素ガスを供給するための孔を
設ける方法等が考えられる。具体的には、図２に示すよ
うに、相対向して摺動する二つの部材１１、１２のうち
一方の部材１１に窒素ガス１３を供給する孔１４を直接
摺動部２０に開口させるように構成する方法、一方の部
材１１に凹溝１５を設けそこに窒素ガス１３の供給孔１
４を開口するように構成する方法等が挙げられる。図中
３０は窒化炭素膜である。また、単に摺動部に向かって
窒素ガスを吹きつけるノズルを別体で設けてもよい。
なるようにする方法について説明する。実質的に窒素ガ
ス雰囲気であるとは酸素濃度が所定の濃度以下、例えば
窒化炭素膜の酸化が問題にならない程度に酸素濃度が低
くなればよい。これには摺動部に積極的に窒素ガスが供
給される状態にすればよい。このような方法としては、
摺動部全体を収容する容器を設けこの容器内を窒素ガス
で満たす方法や摺動面に窒素ガスを供給するための孔を
設ける方法等が考えられる。具体的には、図２に示すよ
うに、相対向して摺動する二つの部材１１、１２のうち
一方の部材１１に窒素ガス１３を供給する孔１４を直接
摺動部２０に開口させるように構成する方法、一方の部
材１１に凹溝１５を設けそこに窒素ガス１３の供給孔１
４を開口するように構成する方法等が挙げられる。図中
３０は窒化炭素膜である。また、単に摺動部に向かって
窒素ガスを吹きつけるノズルを別体で設けてもよい。
【００１８】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例
に限定されるものではない。
が、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例
に限定されるものではない。
【００１９】＜実施例＞直径５０ｍｍ、表面粗さＲｙが
０．００３μｍのシリコンウェハをホルダ１に保持させ
た後、真空容器内を１×１０−７Ｔｏｒｒ以下の真空度
とし、その後窒素ガスを導入して１×１０−５Ｔｏｒｒ
に調整してスパッタリングにより成膜を行なった。ター
ゲットとしては純度９９．９９９９％の炭素を用いた。
スパッタリングと同時にイオン源３から加速エネルギー
０．５ＫｅＶで窒素イオンをシリコンウェハに向けて照
射した。成膜時間は９０分間である。このようにして、
シリコンウェハ上にＮ／Ｃ組成比が０．２、厚さ１００
ｎｍの窒化炭素膜を形成した。
０．００３μｍのシリコンウェハをホルダ１に保持させ
た後、真空容器内を１×１０−７Ｔｏｒｒ以下の真空度
とし、その後窒素ガスを導入して１×１０−５Ｔｏｒｒ
に調整してスパッタリングにより成膜を行なった。ター
ゲットとしては純度９９．９９９９％の炭素を用いた。
スパッタリングと同時にイオン源３から加速エネルギー
０．５ＫｅＶで窒素イオンをシリコンウェハに向けて照
射した。成膜時間は９０分間である。このようにして、
シリコンウェハ上にＮ／Ｃ組成比が０．２、厚さ１００
ｎｍの窒化炭素膜を形成した。
【００２０】実施例で得られた表面に窒化炭素膜が形成
されたシリコンウェハを試験片として、まず不活性ガス
の種類を変化させて摺動性能の違いを調べた。試験は真
空容器内に設けられたピンオンディスク試験機により、
下記条件で評価を行なった。
されたシリコンウェハを試験片として、まず不活性ガス
の種類を変化させて摺動性能の違いを調べた。試験は真
空容器内に設けられたピンオンディスク試験機により、
下記条件で評価を行なった。
【００２１】
【表１】＜ピンオンディスク試験１＞ 相手材：半径４ｍｍの窒化珪素球（表面粗さ０．０３μ
ｍＲｙ） すべり速度：０．２６ｍ／ｓ 荷重：２００ｍＮ（最大面圧４００ＭＰａ） 雰囲気：アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス すべり距離：８５０ｍ 潤滑：無潤滑
ｍＲｙ） すべり速度：０．２６ｍ／ｓ 荷重：２００ｍＮ（最大面圧４００ＭＰａ） 雰囲気：アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス すべり距離：８５０ｍ 潤滑：無潤滑
【００２２】試験結果を図４に示す。窒素ガス雰囲気に
おいては試験開始後すぐに摩擦係数が０．０２以下に下
がり、最終的には０．０１という非常に低い値を示し
た。これに対して、アルゴンガス雰囲気では０．３前
後、ヘリウムガス雰囲気では０．２前後と非常に高い値
を示した。この結果より、窒化炭素膜は窒素ガス雰囲気
においてのみ非常に低い摩擦係数を示すことがわかる。
おいては試験開始後すぐに摩擦係数が０．０２以下に下
がり、最終的には０．０１という非常に低い値を示し
た。これに対して、アルゴンガス雰囲気では０．３前
後、ヘリウムガス雰囲気では０．２前後と非常に高い値
を示した。この結果より、窒化炭素膜は窒素ガス雰囲気
においてのみ非常に低い摩擦係数を示すことがわかる。
【００２３】次に酸素の影響を調べるために実施例の試
験片を用いて下記条件にて評価を行なった。試験機は前
述のピンオンディスク試験機を用いた。
験片を用いて下記条件にて評価を行なった。試験機は前
述のピンオンディスク試験機を用いた。
【００２４】
【表２】＜ピンオンディスク試験２＞ 相手材：半径４ｍｍの窒化珪素球（表面粗さ０．０３μ
ｍＲｙ） すべり速度：０．０７ｍ／ｓ 荷重：１００ｍＮ（最大面圧２０１ＭＰａ） 雰囲気：大気、酸素ガス、窒素ガス サイクル数：２４０サイクル 潤滑：無潤滑
ｍＲｙ） すべり速度：０．０７ｍ／ｓ 荷重：１００ｍＮ（最大面圧２０１ＭＰａ） 雰囲気：大気、酸素ガス、窒素ガス サイクル数：２４０サイクル 潤滑：無潤滑
【００２５】試験結果を図５に示す。図より、窒素ガス
雰囲気においては試験開始時の摩擦係数は０．１５であ
るがすぐに０．０５以下に落ちて最終的に摩擦係数が
０．００９という非常に低い値を示している。これに対
して、酸素ガス雰囲気においては摩擦係数は安定するこ
となく上がり続けて、最終的には０．３６という非常に
大きな値を示した。大気雰囲気においては、大きな変化
はなく最終的に０．１６という値を示したが、酸素ガス
雰囲気の結果より、長期的にはかなり摩擦係数が上がっ
ていくものと思われる。
雰囲気においては試験開始時の摩擦係数は０．１５であ
るがすぐに０．０５以下に落ちて最終的に摩擦係数が
０．００９という非常に低い値を示している。これに対
して、酸素ガス雰囲気においては摩擦係数は安定するこ
となく上がり続けて、最終的には０．３６という非常に
大きな値を示した。大気雰囲気においては、大きな変化
はなく最終的に０．１６という値を示したが、酸素ガス
雰囲気の結果より、長期的にはかなり摩擦係数が上がっ
ていくものと思われる。
【００２６】次に比較例として実施例において窒素イオ
ン照射を行なわず、他の条件は同様にして、シリコンウ
ェハ上にＤＬＣ膜が形成された試験片を作製した。実施
例と比較例の試験片について、真空中と窒素ガス雰囲気
における摩擦挙動の違いを調べるために下記条件にて評
価を行なった。
ン照射を行なわず、他の条件は同様にして、シリコンウ
ェハ上にＤＬＣ膜が形成された試験片を作製した。実施
例と比較例の試験片について、真空中と窒素ガス雰囲気
における摩擦挙動の違いを調べるために下記条件にて評
価を行なった。
【００２７】
【表３】＜ピンオンディスク試験３＞ 相手材：半径４ｍｍの窒化珪素球（表面粗さ０．０３μ
ｍＲｙ） すべり速度：０．００４２ｍ／ｓ 荷重：１００ｍＮ（最大面圧２０１ＭＰａ） 雰囲気：真空中、窒素ガス雰囲気 サイクル数：２４０サイクル 潤滑：無潤滑
ｍＲｙ） すべり速度：０．００４２ｍ／ｓ 荷重：１００ｍＮ（最大面圧２０１ＭＰａ） 雰囲気：真空中、窒素ガス雰囲気 サイクル数：２４０サイクル 潤滑：無潤滑
【００２８】試験結果を表４に示す。値は安定したとき
の摩擦係数である。
の摩擦係数である。
【００２９】
【表４】
【００３０】本発明の窒化炭素膜は、真空中においては
ＤＬＣ膜に比べ高い摩擦係数を示すが、窒素ガス雰囲気
ではＤＬＣ膜の１／３程度の低い摩擦係数を示した。Ｄ
ＬＣ膜は真空中、窒素ガス雰囲気で摩擦係数の変化はみ
られなかった。
ＤＬＣ膜に比べ高い摩擦係数を示すが、窒素ガス雰囲気
ではＤＬＣ膜の１／３程度の低い摩擦係数を示した。Ｄ
ＬＣ膜は真空中、窒素ガス雰囲気で摩擦係数の変化はみ
られなかった。
【００３１】これまで全体を窒素ガス雰囲気にした場合
の評価をしてきたが、もっと簡便に摺動部を窒素ガス雰
囲気にするために、実施例の試験片を用いて摺動部に窒
素ガスを吹き付けた場合の性能評価を行なった。評価は
下記条件にて行なった。
の評価をしてきたが、もっと簡便に摺動部を窒素ガス雰
囲気にするために、実施例の試験片を用いて摺動部に窒
素ガスを吹き付けた場合の性能評価を行なった。評価は
下記条件にて行なった。
【００３２】
【表５】＜ピンオンディスク試験４＞ 相手材：半径４ｍｍの窒化珪素球（表面粗さ０．０３μ
ｍＲｙ） すべり速度：０．２６ｍ／ｓ 荷重：２００ｍＮ（最大面圧４００ＭＰａ） 雰囲気：大気中においてノズルより１４００Ｔｏｒｒの
窒素ガスを摺動面に吹き付けた。 すべり距離：８５０ｍ 潤滑：無潤滑
ｍＲｙ） すべり速度：０．２６ｍ／ｓ 荷重：２００ｍＮ（最大面圧４００ＭＰａ） 雰囲気：大気中においてノズルより１４００Ｔｏｒｒの
窒素ガスを摺動面に吹き付けた。 すべり距離：８５０ｍ 潤滑：無潤滑
【００３３】試験の結果、摩擦係数は試験開始直後は高
い値を示したが、すぐに０．０３以下に下がり最終的に
は０．０１以下の値を示した。試験開始直後は摺動部は
まだ充分に窒素ガス雰囲気になっていないので高い摩擦
係数を示したものと思われる。大気中であるにもかかわ
らず、摺動面に窒素ガスを吹き付けるだけで低い摩擦係
数を得るには充分であることがわかる。
い値を示したが、すぐに０．０３以下に下がり最終的に
は０．０１以下の値を示した。試験開始直後は摺動部は
まだ充分に窒素ガス雰囲気になっていないので高い摩擦
係数を示したものと思われる。大気中であるにもかかわ
らず、摺動面に窒素ガスを吹き付けるだけで低い摩擦係
数を得るには充分であることがわかる。
【００３４】次に摺動面の表面粗さの影響を調べるため
に、相手材である窒化珪素球の表面粗さを変えて下記条
件にて評価を行なった。
に、相手材である窒化珪素球の表面粗さを変えて下記条
件にて評価を行なった。
【００３５】
【表６】＜ピンオンディスク試験５＞ 相手材：半径４ｍｍの窒化珪素球 表面粗さＲｙが０．０３μｍ、０．１５μｍ、０．３μ
ｍ、０．６μｍの４種類 すべり速度：０．２６ｍ／ｓ 荷重：１Ｎ、２Ｎ 雰囲気：窒素ガス雰囲気 サイクル数：１５０００サイクル 潤滑：無潤滑
ｍ、０．６μｍの４種類 すべり速度：０．２６ｍ／ｓ 荷重：１Ｎ、２Ｎ 雰囲気：窒素ガス雰囲気 サイクル数：１５０００サイクル 潤滑：無潤滑
【００３６】試験結果を表７に示す。値は５０００サイ
クルから１５０００サイクルの間の摩擦係数の変動幅を
示す。
クルから１５０００サイクルの間の摩擦係数の変動幅を
示す。
【００３７】
【表７】 ＊ ９０００サイクルで摩擦係数が０．３を超えてしま
ったので試験を中止した。
ったので試験を中止した。
【００３８】試験の結果、荷重１Ｎの場合はいずれの表
面粗さにおいても試験終了時には摩擦係数が０．０３以
下となり、低い摩擦係数を示した。荷重２Ｎの場合は、
荷重１Ｎの場合に比べて摩擦係数は高くなるが、表面粗
さが０．６μｍＲｙの場合を除いて０．１以下という低
い摩擦係数を示した。表面粗さが０．６μｍＲｙの場合
は９０００サイクルで摩擦係数が上昇してしまった。５
０００サイクルから試験がストップするまでの摩擦係数
は０．１５〜０．１３と０．１を超える値であった。
面粗さにおいても試験終了時には摩擦係数が０．０３以
下となり、低い摩擦係数を示した。荷重２Ｎの場合は、
荷重１Ｎの場合に比べて摩擦係数は高くなるが、表面粗
さが０．６μｍＲｙの場合を除いて０．１以下という低
い摩擦係数を示した。表面粗さが０．６μｍＲｙの場合
は９０００サイクルで摩擦係数が上昇してしまった。５
０００サイクルから試験がストップするまでの摩擦係数
は０．１５〜０．１３と０．１を超える値であった。
【００３９】次に窒化炭素膜を形成したもの同士の摩擦
挙動を調べるために下記条件にて評価を行なった。評価
は、これまでのピンオンディスクと違い、より実際の使
用形態に近い平面と円筒端面の組合せによるスラスト摩
擦試験により行なった。条件は下記のとおりである。試
験片としては実施例で得た試験片を用いた。
挙動を調べるために下記条件にて評価を行なった。評価
は、これまでのピンオンディスクと違い、より実際の使
用形態に近い平面と円筒端面の組合せによるスラスト摩
擦試験により行なった。条件は下記のとおりである。試
験片としては実施例で得た試験片を用いた。
【００４０】
【表８】＜スラスト摩擦試験＞ 相手材：表面粗さＲｙが０．５μｍのステンレス鋼表面
に試験片と同様の窒化炭素膜を形成したもの すべり速度：０．０２５ｍ／ｓ 荷重： ２０ｋｇｆ／ｃｍ２（１．９６ＭＰａ） 雰囲気：窒素ガス雰囲気 試験時間：１時間 潤滑：無潤滑
に試験片と同様の窒化炭素膜を形成したもの すべり速度：０．０２５ｍ／ｓ 荷重： ２０ｋｇｆ／ｃｍ２（１．９６ＭＰａ） 雰囲気：窒素ガス雰囲気 試験時間：１時間 潤滑：無潤滑
【００４１】試験の結果、より実際の使用形態に近い条
件においても０．０１以下という低い摩擦係数が得られ
た。
件においても０．０１以下という低い摩擦係数が得られ
た。
【００４２】試験後の摺動面の観察により、最表面のグ
ラファイト化が生じていることが確認された。このこと
から、窒素ガス分子が摺動面に対してどのように作用し
ているかは定かではないが、窒素ガス分子の何らかの作
用により、良好ななじみ、それに伴う表面の平滑化が生
じるともに、最表面のグラファイト化が促進されて、本
発明の窒化炭素膜は窒素ガス雰囲気において非常に低い
摩擦係数を示したものと推察される。
ラファイト化が生じていることが確認された。このこと
から、窒素ガス分子が摺動面に対してどのように作用し
ているかは定かではないが、窒素ガス分子の何らかの作
用により、良好ななじみ、それに伴う表面の平滑化が生
じるともに、最表面のグラファイト化が促進されて、本
発明の窒化炭素膜は窒素ガス雰囲気において非常に低い
摩擦係数を示したものと推察される。
【００４３】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、ＤＬＣ膜
の良好な耐摩耗性を維持しながら不活性雰囲気において
乾燥摩擦条件下で充分に低い摩擦係数を得ることができ
る、硬質炭素膜が形成された摺動面を有する摺動装置が
提供される。
の良好な耐摩耗性を維持しながら不活性雰囲気において
乾燥摩擦条件下で充分に低い摩擦係数を得ることができ
る、硬質炭素膜が形成された摺動面を有する摺動装置が
提供される。
【図１】 成膜装置の一例を示す概略図である。
【図２】 本発明の摺動装置の一例を示す図である。
【図３】 本発明の摺動装置の他の例を示す図である。
【図４】 摩擦係数に及ぼす雰囲気ガスの影響を表わす
グラフである。
グラフである。
【図５】 摩擦係数に及ぼす雰囲気ガスの影響を表わす
グラフである。
グラフである。
Ｓ 基体 ２ 蒸発源 ４ イオン源
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ１１Ｂ 5/84 Ｇ１１Ｂ 5/84 Ｂ 33/12 ３１３ 33/12 ３１３Ｕ Ｆターム(参考） 4K029 AA06 AA24 BA58 BD04 CA05 CA08 DC02 5D006 AA03 AA04 CB07 5D112 AA02 AA07 BA09 BC05 BC08
Claims (4)
- 【請求項１】 相対向して摺動する二つの部材のうち少
なくとも一方の部材の摺動面に窒化炭素膜が形成されて
おり、該摺動面が摺動し合う摺動部が実質的に窒素ガス
雰囲気となるように構成したことを特徴とする摺動装
置。 - 【請求項２】 窒化炭素膜は、摺動面への炭素の蒸着と
窒素イオンの照射とを行なうことによって形成されたも
のである請求項１に記載の摺動装置。 - 【請求項３】 窒化炭素膜中の窒素／炭素組成比が０．
１〜０．４である請求項１または２に記載の摺動装置。 - 【請求項４】 摺動面の表面粗さＲｙが０．５μｍ以下
である請求項１〜３のいずれか一項に記載の摺動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001256094A JP2002339056A (ja) | 2001-03-16 | 2001-08-27 | 摺動装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-76110 | 2001-03-16 | ||
| JP2001076110 | 2001-03-16 | ||
| JP2001256094A JP2002339056A (ja) | 2001-03-16 | 2001-08-27 | 摺動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002339056A true JP2002339056A (ja) | 2002-11-27 |
Family
ID=26611438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001256094A Pending JP2002339056A (ja) | 2001-03-16 | 2001-08-27 | 摺動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002339056A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009013192A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-22 | Toyota Motor Corp | 複合硬質炭素膜及びその製造方法並びに摺動部材 |
| WO2010021285A1 (ja) | 2008-08-19 | 2010-02-25 | 株式会社神戸製鋼所 | 窒素含有非晶質炭素系皮膜、非晶質炭素系積層皮膜および摺動部材 |
| DE102012208979A1 (de) | 2011-05-30 | 2012-12-06 | Denso Corp. | Gleitvorrichtung und Gleitsystem, das diese nutzt |
| WO2014126080A1 (ja) | 2013-02-12 | 2014-08-21 | カヤバ工業株式会社 | 摺動部材 |
-
2001
- 2001-08-27 JP JP2001256094A patent/JP2002339056A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009013192A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-22 | Toyota Motor Corp | 複合硬質炭素膜及びその製造方法並びに摺動部材 |
| WO2010021285A1 (ja) | 2008-08-19 | 2010-02-25 | 株式会社神戸製鋼所 | 窒素含有非晶質炭素系皮膜、非晶質炭素系積層皮膜および摺動部材 |
| DE102012208979A1 (de) | 2011-05-30 | 2012-12-06 | Denso Corp. | Gleitvorrichtung und Gleitsystem, das diese nutzt |
| WO2014126080A1 (ja) | 2013-02-12 | 2014-08-21 | カヤバ工業株式会社 | 摺動部材 |
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