JP2003336751A - Alumina ceramics valve element and warm water faucet valve using it - Google Patents

Alumina ceramics valve element and warm water faucet valve using it

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JP2003336751A
JP2003336751A JP2002143005A JP2002143005A JP2003336751A JP 2003336751 A JP2003336751 A JP 2003336751A JP 2002143005 A JP2002143005 A JP 2002143005A JP 2002143005 A JP2002143005 A JP 2002143005A JP 2003336751 A JP2003336751 A JP 2003336751A
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JP
Japan
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alumina
valve
valve body
coated
sliding surface
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Withdrawn
Application number
JP2002143005A
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Japanese (ja)
Inventor
Jihei Ukekawa
治平 請川
Akihiko Ikegaya
明彦 池ヶ谷
Yasushi Fujinami
泰志 藤波
Hisanori Ohara
久典 大原
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Nippon ITF Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Nippon ITF Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve element made of alumina ceramics as a base substance and has high corrosion resistance of its slideway, and also to provide a warm water faucet valve using the valve element and having excellent durability. <P>SOLUTION: The alumina ceramics valve element is made of alumina ceramics as the base substance, the slideways of the base substance is covered with amorphous alumina and the top of it is covered with diamond-like carbon. The warm water faucet valve has at least a pair of valve elements which slide each other, and the alumina ceramics valve element of this constitution is used for at least one valve element. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミナセラミッ
クスを基体とするアルミナセラミックス弁体に関し、特
にシングルレバー混合栓、切り替えレバー混合栓などを
はじめとする水栓、混合水栓などの温水栓バルブの可動
弁体や固定弁体として適するアルミナセラミックス弁体
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alumina ceramics valve body based on alumina ceramics, and particularly to a hot water faucet valve such as a water faucet including a single lever mixing stopper, a switching lever mixing stopper and the like, and a mixing faucet. The present invention relates to an alumina ceramic valve body suitable as a movable valve body or a fixed valve body.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、シングルレバー混合栓や切り替え
レバー混合栓のような可動弁体と固定弁体からなる温水
栓バルブは、二枚の円盤状の弁体のうち一枚の弁体をも
う一枚の弁体の上で摺動させることにより、二枚の弁体
の間で流体の通路を形成したり閉じたりしていた。この
場合二枚の弁体の摺動面は、常にお互いが摺り合わされ
た状態になるためラッピング加工などにより面粗さをで
きるだけ小さくして摺動時に異常な加重が加わって摺動
面が損傷を受けないように工夫されていた。そして、こ
のような弁体としては、アルミナセラミックスをはじめ
とするセラミックス製の弁体が用いられてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a hot water faucet valve such as a single lever mixing tap or a switching lever mixing tap, which is composed of a movable valve element and a fixed valve element, has one of two disc-shaped valve elements. By sliding on one valve element, a fluid passage is formed or closed between the two valve elements. In this case, the sliding surfaces of the two valve bodies are always in sliding contact with each other, so the surface roughness is minimized by lapping, etc., and abnormal weight is applied during sliding to damage the sliding surfaces. It was devised not to receive it. As such a valve element, a valve element made of ceramics such as alumina ceramics has been used.

【0003】しかしながら、このような弁体を使用して
いくうちに摺動面が磨耗することによりかじりついたり
(弁体の摺動面の凹凸状態や異物の混入が原因となり、
摩擦抵抗が過大となって摺動しなくなる現象をい
う。)、あるいは水漏れが発生したりするという問題が
あった。このため、極めて平滑で自己潤滑性に優れたダ
イヤモンド状炭素膜を摺動面に被覆してこれらの課題を
解決する試みが多数行なわれてきた。たとえば特開平9
−96367号公報には、弁体表面に直接ECRプラズ
マCVD法によりダイヤモンド状炭素膜を被覆した温水
栓バルブが開示されており、当該ダイヤモンド状炭素膜
は水素を35atomic%以下の割合で含有する旨記
載されている。
However, during use of such a valve element, the sliding surface is worn out, and thus is seized (caused by the uneven state of the sliding surface of the valve element and the inclusion of foreign matter,
This is a phenomenon in which frictional resistance becomes excessive and sliding does not occur. ), Or there was a problem that water leakage occurred. For this reason, many attempts have been made to solve these problems by coating the sliding surface with a diamond-like carbon film that is extremely smooth and has excellent self-lubricating properties. For example, JP-A-9
Japanese Patent Publication No. 963667 discloses a hot water faucet valve in which a valve body surface is directly coated with a diamond-like carbon film by an ECR plasma CVD method, and the diamond-like carbon film contains hydrogen at a ratio of 35 atomic% or less. Have been described.

【0004】一方、弁体表面に直接ダイヤモンド状炭素
膜を被覆せずに中間層を介してダイヤモンド状炭素膜を
被覆する方法も種々開示されている。たとえば特開平5
−79069号公報には、金属またはその炭化物、窒化
物、炭窒化物から選ばれる少なくとも一種類以上の薄膜
を傾斜組成を設けながら介在させて、その上にダイヤモ
ンド状炭素膜を被覆した温水栓バルブが開示されてい
る。また、特開平6−227882号公報や特開平9-
96368号公報には、弁体表面に中間層として炭化ケ
イ素のようなSi系非酸化物膜を介して表層にダイヤモ
ンド状炭素を被覆することが開示されている。また特開
平9−292039号公報には、セラミックスの弁体表
面にTi膜、Si膜の順序で積層した中間層を介してダ
イヤモンド状炭素膜を被覆することが開示されている。
さらに特開平10−89506号公報には、摺動面にチ
タンTiまたはクロムCrからなる中間層を設け、その
上にケイ素Siまたは炭化ケイ素SiCからなる別の中
間層を設け、そしてその上にダイヤモンド状炭素膜を被
覆した温水栓バルブを開示している。また特開平10−
281312号公報は、ケイ素Siを中間層としてその
上にダイヤモンド状炭素膜を被覆した温水栓バルブを開
示している。
On the other hand, various methods have been disclosed in which the diamond-like carbon film is not directly coated on the valve body surface, but the diamond-like carbon film is coated through an intermediate layer. For example, JP-A-5
JP-A-79069 discloses a hot water faucet valve in which a thin film of at least one kind selected from metals or their carbides, nitrides and carbonitrides is interposed while providing a graded composition, and a diamond-like carbon film is coated thereon. Is disclosed. Further, JP-A-6-227882 and JP-A-9-227882.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 96368 discloses that the surface of the valve body is coated with diamond-like carbon as an intermediate layer via a Si-based non-oxide film such as silicon carbide. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-292039 discloses coating a diamond-like carbon film on the surface of a ceramic valve body via an intermediate layer in which a Ti film and a Si film are laminated in this order.
Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-89506, an intermediate layer made of titanium Ti or chromium Cr is provided on a sliding surface, another intermediate layer made of silicon Si or silicon carbide SiC is provided thereon, and a diamond is provided thereon. Disclosed is a hot water faucet valve coated with a carbon film. In addition, JP-A-10-
Japanese Patent No. 281312 discloses a hot water faucet valve in which silicon Si is used as an intermediate layer and a diamond-like carbon film is coated thereon.

【0005】他方、弁体の摺動面に対して被膜構造以外
の要素を付け加える試みも行なわれている。たとえば特
開平9−96368号公報は、弁体の摺動面上に存在す
るポアの形状および分布状態について開示している。ま
た特開平9−31792号公報は、弁体表面に中間層と
して炭化ケイ素のようなSi系非酸化物膜を介して表層
にダイヤモンド状炭素を被覆するとともに、もう一方の
弁体の摺動面が炭化ケイ素燒結体からなりそれが三次元
網目構造の開放気孔を持つことによってその気孔内にフ
ッ素系オイルまたはシリコン系オイルのうち少なくとも
一種からなる潤滑剤が含浸されている温水栓バルブの構
造を開示している。
On the other hand, attempts have been made to add elements other than the coating structure to the sliding surface of the valve body. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-96368 discloses the shape and distribution of pores existing on the sliding surface of the valve body. Further, JP-A-9-31792 discloses that the surface of a valve body is coated with diamond-like carbon through a Si-based non-oxide film such as silicon carbide as an intermediate layer and the sliding surface of the other valve body. Is made of a silicon carbide sintered body, which has open pores with a three-dimensional mesh structure, so that the structure of a hot water faucet valve in which the pores are impregnated with a lubricant composed of at least one of fluorine oil and silicon oil Disclosure.

【0006】しかしながら、上記各公報の中で開示され
ている技術による弁体を用いた温水栓バルブは、高温高
湿下で使用されたり温水と冷水による急激な温度変化の
下で使用されたり、またあるいは摺動による大きな加重
が加わるような厳しい条件下で使用されたりするなど、
このような過酷な条件下で使用された場合において、い
ずれの開示例のものも摺動面上の被膜の密着性が低かっ
たり使用水に対する耐食性が悪かったり、あるいはこれ
ら両者による複合的な要因によって長期間の使用を非常
に困難なものとしていた。また、これらの技術による温
水栓バルブは製作コストが高くなり非経済的であるとい
う問題点も有していた。
However, the hot water faucet valve using the valve element according to the technique disclosed in each of the above publications is used under high temperature and high humidity, or under a rapid temperature change due to hot water and cold water, Also, it may be used under severe conditions where a large load due to sliding is applied.
When used under such harsh conditions, all of the disclosed examples have low adhesion of the coating on the sliding surface, poor corrosion resistance to water, or a combination of these factors. It has made long-term use very difficult. Further, the hot water faucet valve by these techniques has a problem that the manufacturing cost is high and it is uneconomical.

【0007】すなわち、より具体的には上記各公報に開
示された技術による弁体を用いた温水栓バルブには、次
のような問題点が存した。
That is, more specifically, the hot water faucet valve using the valve element according to the technique disclosed in each of the above publications has the following problems.

【0008】まず特開平9−96367号公報に開示さ
れている技術では、ダイヤモンド状炭素膜が摺動面を構
成するアルミナセラミックスに密着性よく被覆されない
ため、使用時に容易にダイヤモンド状炭素膜が剥離し摺
動面におけるかじりが発生していた。
First, in the technique disclosed in JP-A-9-96367, the diamond-like carbon film is not easily adhered to the alumina ceramics constituting the sliding surface, so that the diamond-like carbon film is easily peeled off during use. However, galling occurred on the sliding surface.

【0009】また特開平5−79069号公報に開示さ
れている技術では、中間層としての金属膜とダイヤモン
ド状炭素膜との間の密着性が低いため、使用時に容易に
ダイヤモンド状炭素膜が剥離し摺動面におけるかじりが
発生していた。
Further, in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-79069, since the adhesion between the metal film as the intermediate layer and the diamond-like carbon film is low, the diamond-like carbon film is easily peeled off during use. However, galling occurred on the sliding surface.

【0010】また特開平6−227882号公報に開示
された技術では、弁体の基体としてアルミナセラミック
スが用いられる場合、非晶質Siからなる中間層との間
で十分な密着性が得られず、このためその部分で剥離し
てしまうという問題が生ずることがあった。
Further, in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-227882, when alumina ceramics is used as the base body of the valve body, sufficient adhesion cannot be obtained with the intermediate layer made of amorphous Si. However, this may cause a problem of peeling at that portion.

【0011】一方特開平9−96368号公報には、ア
ルミナバルブの摺動面に対して中間層としてイオンプレ
ーティングをはじめとするPVD法や、CVD法、スパ
ッタリング法などの手法を用いて炭化ケイ素膜を被覆す
ることが開示されており、特にイオンプレーティング法
を用いれば炭化ケイ素膜とダイヤモンド状炭素膜が低温
でかつ連続して被覆できるとの特徴が説明されている。
しかし、イオンプレーティング法のような物理的蒸着法
によって被覆するならば、アルミナの摺動面に存在する
ポアの内部への被膜の付き周りが不十分となることから
十分な耐食性が得られないという欠点を有していた。
On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-96368, a silicon carbide is formed using a PVD method such as ion plating as an intermediate layer on the sliding surface of an alumina valve, a CVD method, a sputtering method or the like. It is disclosed to coat the film, and in particular, it is explained that the silicon carbide film and the diamond-like carbon film can be continuously coated at a low temperature by using the ion plating method.
However, if the coating is carried out by a physical vapor deposition method such as the ion plating method, sufficient corrosion resistance cannot be obtained because the coating around the inside of the pores on the sliding surface of alumina becomes insufficient. It had a drawback.

【0012】また特開平9−292039号公報に開示
されている技術では、使用環境下での耐食性が極めて低
いため長期間の使用に耐えることは困難である。
Further, with the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-292039, it is difficult to withstand long-term use because the corrosion resistance under the use environment is extremely low.

【0013】また特開平10−89506号公報に開示
されている技術では、ケイ素Siを中間層として用いる
場合、使用環境下での耐食性が極めて低いため長期間の
使用に耐えることは困難であった。またSi以外の金属
化合物を中間層として用いた場合も、これらの中間層は
スパッタリング法などの物理的蒸着法によって被覆され
るため使用環境下での耐食性が低く長期間の使用に耐え
ることは困難であった。
Further, in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-89506, when silicon Si is used as the intermediate layer, it is difficult to withstand long-term use because the corrosion resistance under the use environment is extremely low. . Also, when a metal compound other than Si is used as the intermediate layer, these intermediate layers are covered by a physical vapor deposition method such as a sputtering method, and therefore have low corrosion resistance in a use environment and cannot withstand long-term use. Met.

【0014】また特開平9−31792号公報に開示さ
れている技術では、ダイヤモンド状炭素膜で被覆されて
いる弁体とは別の相手側の弁体を炭化ケイ素燒結体で作
成するが、炭化ケイ素燒結体は極めて硬いセラミックス
であり加工性が極めて悪いため製造コストが高くなると
いう経済的な問題点を有していた。
In the technique disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-31792, a valve body on the other side other than the valve body coated with the diamond-like carbon film is made of a silicon carbide sintered body. Since the silicon sintered body is an extremely hard ceramic and has extremely poor workability, it has an economical problem that the manufacturing cost becomes high.

【0015】なお、一般的に上記の各公報で開示されて
いるような従来技術によるダイヤモンド状炭素で被覆し
たアルミナセラミックス製の弁体を用いた温水栓バルブ
は、使用している際に被膜が十分な密着性を有しないた
めダイヤモンド状炭素あるいは中間層の薄膜が剥離して
しまい、その剥離箇所において下地のアルミナセラミッ
クスが露出することによりいわゆるかじりつきの現象が
生じていた。さらに露出したアルミナセラミックスの表
面は非常に荒れた状態になっていた。一方ダイヤモンド
状炭素が剥離していない状態であってもアルミナセラミ
ックスの摺動面に存在するポアの側壁面が浸食され、ア
ルミナの粒子が脱落しその粒子が二枚の弁体の間にかじ
りつく現象が発生していた。
[0015] Generally, a hot-water faucet valve using a valve body made of alumina ceramics coated with diamond-like carbon according to the prior art as disclosed in each of the above publications has a coating film when used. Due to lack of sufficient adhesion, the diamond-like carbon or the thin film of the intermediate layer was peeled off, and the alumina ceramics of the base was exposed at the peeled-off portion, causing a so-called galling phenomenon. Further, the exposed surface of the alumina ceramics was in a very rough state. On the other hand, even if the diamond-like carbon is not peeled off, the side wall surface of the pores existing on the sliding surface of the alumina ceramics is eroded, the particles of alumina fall off, and the particles cling between the two valve bodies. Was occurring.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みなされたものであって、その目的とするところ
は、アルミナセラミックス弁体の摺動面に対して高い密
着性と高い耐食性を有する被膜でこれを被覆することに
より、高度な摺動特性と卓越した耐久性を有するアルミ
ナセラミックス弁体を提供するとともに、この弁体を用
いた温水栓バルブを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide high adhesion and high corrosion resistance to a sliding surface of an alumina ceramic valve body. It is intended to provide an alumina ceramics valve body having high sliding characteristics and excellent durability by coating the same with a coating having the above, and to provide a hot water faucet valve using the valve body.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、アルミナ
セラミックスを基体とする弁体の摺動面においてダイヤ
モンド状炭素膜が剥離したりポアの内壁が浸食されたり
するメカニズムを鋭意追求したところ、これらの剥離や
浸食を防止するためにはその摺動面に存在するポアの内
部へのアルカリ水の浸入を防止するとともに、そこに存
在する粒界面をアルカリ水溶液に接触させないようにす
ればよいとの知見が得られ、この知見に基づきさらに研
究を続けたところついに本発明を完成するに至った。
The present inventors have earnestly pursued a mechanism in which the diamond-like carbon film is peeled off or the inner wall of the pore is eroded on the sliding surface of the valve body based on alumina ceramics. In order to prevent these peeling and erosion, it is necessary to prevent the alkaline water from entering the inside of the pores existing on the sliding surface and prevent the grain boundaries existing therein from coming into contact with the alkaline aqueous solution. Based on this finding, further research was continued based on this finding, and the present invention was finally completed.

【0018】すなわち本発明は、アルミナセラミックス
を基体とする弁体であって、その基体の摺動面が非晶質
アルミナで被覆され、その上をダイヤモンド状炭素で被
覆したことを特徴とするアルミナセラミックス弁体を提
供するものである。
That is, the present invention is a valve body based on alumina ceramics, characterized in that the sliding surface of the base body is coated with amorphous alumina, and the sliding surface is coated with diamond-like carbon. A ceramic valve body is provided.

【0019】また本発明は、アルミナセラミックスを基
体とする弁体であって、その基体の摺動面が非晶質アル
ミナで被覆され、その上を中間層で被覆し、さらにその
上をダイヤモンド状炭素で被覆したことを特徴とするア
ルミナセラミックス弁体をも提供している。
Further, the present invention is a valve body using alumina ceramics as a base, wherein the sliding surface of the base is coated with amorphous alumina, the upper surface of which is coated with an intermediate layer, and the upper surface of which is diamond-shaped. There is also provided an alumina ceramic valve body characterized by being coated with carbon.

【0020】また、本発明のアルミナセラミックス弁体
の上記中間層は、物理的蒸着法により被覆されたものと
することが好適である。
The intermediate layer of the alumina ceramic valve body of the present invention is preferably coated by a physical vapor deposition method.

【0021】一方、本発明のアルミナセラミックス弁体
の上記非晶質アルミナは、化学的蒸着法により被覆され
たものとすることが好適である。
On the other hand, the above-mentioned amorphous alumina of the alumina ceramic valve body of the present invention is preferably coated by a chemical vapor deposition method.

【0022】そして、本発明においては、互いに摺動す
る少なくとも一対の弁体を有してなる温水栓バルブであ
って、その弁体の少なくとも一方に上記のアルミナセラ
ミックス弁体を用いた温水栓バルブが提供される。
According to the present invention, there is provided a hot water faucet valve having at least a pair of valve bodies that slide with each other, wherein the alumina ceramic valve body is used as at least one of the valve bodies. Will be provided.

【0023】本発明は、このような構成を有するもので
あるがその技術的背景は以下の通りである。
The present invention has such a structure, and its technical background is as follows.

【0024】すなわち、(i)一般の水道水は長時間加
熱されるとアルカリ性を呈する場合があり、このアルカ
リ水が原因となって弁体の腐食が促進されること、(i
i)上記腐食は弁体の摺動面に存在するポアの内部、特
にそこに存在するアルミナセラミックス粒子の粒界相を
起点として進行しやすいこと、(iii)Si膜のよう
にアルカリに対する耐食性の低い被膜はこの種の摺動面
の被覆には適さないこと、(iv)物理的蒸着法によっ
て摺動面を被覆する場合、被覆物質の種類によらずポア
の内部を均質に被覆することは非常に困難であること、
および(v)ダイヤモンド状炭素による被覆膜は内部応
力が高いため、上記のような腐食が生じた場合に被膜剥
離を促進すること、である。
That is, (i) general tap water may become alkaline when heated for a long time, and this alkaline water promotes corrosion of the valve body.
i) The above corrosion easily proceeds inside the pores existing on the sliding surface of the valve body, particularly from the grain boundary phase of the alumina ceramic particles present there, and (iii) Corrosion resistance to alkali such as Si film A low coating is not suitable for coating this type of sliding surface. (Iv) When coating the sliding surface by physical vapor deposition, it is not possible to coat the inside of the pores uniformly regardless of the type of coating material. Be very difficult,
And (v) the coating film of diamond-like carbon has a high internal stress, and therefore promotes peeling of the coating film when the above-described corrosion occurs.

【0025】本発明者らは、本発明者らの研究により得
られた上記のような知見を技術的背景としてさらに研究
を重ねたところ、上記の構成を有するアルミナセラミッ
クス弁体によればこれらの問題点を悉く解決できること
を見出したものである。したがって、本発明のアルミナ
セラミックス弁体によれば、以下のような優れた作用が
示される。
The inventors of the present invention have conducted further research based on the above-mentioned findings obtained by the research of the inventors as a technical background. According to the alumina ceramic valve body having the above-mentioned constitution, It was found that the problem could be solved in a hurry. Therefore, the alumina ceramic valve body of the present invention exhibits the following excellent effects.

【0026】本発明のアルミナセラミックス弁体は、上
述のようにアルミナセラミックスで構成される摺動面に
対して非晶質アルミナによりこれを被覆した構成となっ
ている。そしてこの非晶質アルミナは、通常化学的蒸着
法を採用して好適に被覆される。本発明はこのような構
成を採用したことにより、当該摺動面がたとえ複雑な三
次元的形状を呈する場合においても非晶質アルミナによ
りこれを均一に被覆することができ、とりわけアルミナ
セラミックスの摺動面上に種々多様な大きさや形状のポ
アが存在する場合であってもそのポアの内面までをも完
全に被覆することが可能となった。しかも、非晶質アル
ミナは、Si膜に比べ耐アルカリ性に優れている。
The alumina ceramic valve body of the present invention has a structure in which the sliding surface made of alumina ceramics is coated with amorphous alumina as described above. Then, this amorphous alumina is preferably coated by using a chemical vapor deposition method. By adopting such a configuration, the present invention can evenly coat the sliding surface with amorphous alumina even if the sliding surface has a complicated three-dimensional shape. Even if pores of various sizes and shapes are present on the moving surface, it is possible to completely cover even the inner surface of the pores. Moreover, the amorphous alumina is more excellent in alkali resistance than the Si film.

【0027】したがって、物理的蒸着法を採用した従来
の被覆層(たとえばチタンTi、ケイ素Si、クロムC
rのような単体の金属膜や非金属膜、あるいはケイ素S
iの炭化物による被膜)による被覆方法ではほとんど不
可能であったポア内部の被覆が、化学的蒸着法を採用し
た非晶質アルミナにより完全に可能となり、しかも非晶
質アルミナは耐アルカリ性に優れていることからこれら
の作用が相俟ってポアの内部に露出しているアルミナセ
ラミックス粒子同士の粒界相部を完全に被覆するととも
にバルブの腐食の原因とされるアルカリ水の浸入を完全
に防止することが達成された。
Therefore, conventional coating layers employing physical vapor deposition (eg titanium Ti, silicon Si, chromium C).
single metal film or non-metal film such as r, or silicon S
The coating of the inside of the pores, which was almost impossible with the coating method using the carbide of i), is completely possible with the amorphous alumina that employs the chemical vapor deposition method, and the amorphous alumina has excellent alkali resistance. These effects work together to completely cover the grain boundary phase between the alumina ceramic particles exposed inside the pores, and completely prevent the intrusion of alkaline water that causes valve corrosion. Was achieved.

【0028】また、当該摺動面を非晶質のもので被覆し
たものであるが故、結晶質のもので被覆する場合に問題
となっていた表面凹凸の問題が一切発生することがな
い。すなわち、非晶質アルミナにより被覆された表面は
摺動面から成長した結晶粒によって尖状的な凹凸を発生
することがなく、この凹凸が原因で発生するかじりや被
膜剥離の問題を一掃することが可能となった。またさら
に非晶質被膜で対象物を被覆する場合、一般的に結晶質
被膜で被覆する温度よりも低い温度で被覆することが可
能となるため経済的にも優れたものとなる。
Further, since the sliding surface is coated with an amorphous material, the problem of surface irregularity, which has been a problem when coated with a crystalline material, does not occur at all. In other words, the surface coated with amorphous alumina does not generate sharp peaks and dips due to the crystal grains grown from the sliding surface, and it is possible to eliminate the problem of galling and film peeling caused by the bumps and dips. Became possible. Further, when an object is coated with an amorphous coating, it is generally possible to coat at a temperature lower than the temperature at which the coating is coated with a crystalline coating, which is economically superior.

【0029】さらに、アルミナセラミックスの表面を非
晶質アルミナで被覆する構成となっているため、これら
両者の密着性が非常に優れたものとなり、非晶質アルミ
ナ以外の非晶質セラミックスを用いた場合には到底得ら
れることができない耐剥離特性が得られる。
Further, since the surface of the alumina ceramics is coated with the amorphous alumina, the adhesion between them is very excellent, and the amorphous ceramics other than the amorphous alumina are used. In some cases, peel resistance properties that cannot be obtained at all are obtained.

【0030】本発明においては、上記のような作用が相
乗的に示される結果、摺動面に対するダイヤモンド状炭
素の密着性が飛躍的に向上したとともに、弁体やバルブ
の腐食の原因となるアルカリ水の浸入を完全に防止する
ことが可能となった。したがって、本発明のアルミナセ
ラミックス弁体は、高度な摺動特性と卓越した耐食性を
有するとともに、この弁体を用いた温水栓バルブはこれ
らの優れた特性が発現されることから極めて優れた耐久
性を有したものとなる。
In the present invention, as a result of synergistically exhibiting the above-mentioned effects, the adhesion of diamond-like carbon to the sliding surface is dramatically improved, and the alkali that causes corrosion of the valve body and valve is also improved. It has become possible to completely prevent the ingress of water. Therefore, the alumina ceramics valve body of the present invention has high sliding characteristics and excellent corrosion resistance, and the hot water faucet valve using this valve body exhibits extremely excellent durability because these excellent characteristics are exhibited. Will have.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】<発明の構成>以下に本発明のアル
ミナセラミックス弁体およびそれを用いた温水栓バルブ
の構成について図1および図2を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION <Structure of the Invention> The structure of an alumina ceramic valve body of the present invention and a hot water faucet valve using the same will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

【0032】図1は、本発明の弁体の一例の概略断面図
であって、アルミナセラミックスからなる基体2の摺動
面3を非晶質アルミナ4で被覆し、その上をダイヤモン
ド状炭素5で被覆してなるアルミナセラミックス弁体1
を表している。また図2は、本発明の別の弁体の一例を
示す概略断面図であり中間層が設けられていることを特
徴とするものであって、アルミナセラミックスからなる
基体12の摺動面13を非晶質アルミナ14で被覆し、
その上を中間層16で被覆し、さらにその上をダイヤモ
ンド状炭素15で被覆してなるアルミナセラミックス弁
体11を表している。なお、本発明の弁体の構造は、こ
れらの図1および図2のもののみに限られるものではな
い。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of the valve body of the present invention. A sliding surface 3 of a base 2 made of alumina ceramics is coated with amorphous alumina 4, and diamond-like carbon 5 is formed on the sliding surface 3. Alumina ceramic valve body 1 coated with
Is represented. FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of another valve body of the present invention, which is characterized in that an intermediate layer is provided. The sliding surface 13 of the base 12 made of alumina ceramics is shown in FIG. Coated with amorphous alumina 14,
This shows an alumina ceramic valve body 11 in which the intermediate layer 16 is coated thereon and the diamond-like carbon 15 is coated thereon. The structure of the valve body of the present invention is not limited to those shown in FIGS. 1 and 2.

【0033】<アルミナセラミックス弁体>本発明のアル
ミナセラミックス弁体1、11は、アルミナセラミック
スを基体2、12として構成されるものである。ここ
で、アルミナセラミックスとしては、従来公知のアルミ
ナセラミックスであれば特にその組成が限定されること
はなくいずれのものでも使用することができる。その一
例を挙げると、アルミナ含有量が90質量%以上であっ
てその残部がSiO2やMgOなどで構成されたものを
挙げることができる。
<Alumina Ceramics Valve Body> The alumina ceramics valve bodies 1 and 11 of the present invention are composed of alumina ceramics as substrates 2 and 12, respectively. Here, the alumina ceramics are not particularly limited in composition as long as they are conventionally known alumina ceramics, and any of them can be used. As an example, there may be mentioned one having an alumina content of 90% by mass or more and the balance being SiO 2 or MgO.

【0034】<摺動面>本発明においては、上記弁体の摺
動面3、13は当然ながらアルミナセラミックスで構成
されている。当該摺動面は摺動時のかじりを防止するこ
とを目的としてラッピング加工などを施すことにより表
面粗さを可能な限り小さくすることが好ましい。好まし
い表面粗さとしては面粗さRaが0.01〜0.1μ
m、さらに好ましくは0.01〜0.05μm程度のも
のが好適である。また、当該摺動面には摺動をより潤滑
に行なうためにポアが存在していることが好ましい。こ
のポアに極少量の水がたまりこれが潤滑剤としての役割
を果たすからである。このようなポアの大きさとしては
特に限定はないが、通常2〜10μm、好ましくは3〜
8μm程度のものが好適であり、かかるポアの存在割合
としては摺動面全体の面積に対して好ましくは10〜5
0%、さらに好ましくは30〜40%程度とするのが好
適である。
<Sliding Surface> In the present invention, the sliding surfaces 3 and 13 of the valve body are naturally made of alumina ceramics. The sliding surface is preferably subjected to lapping or the like for the purpose of preventing galling during sliding so that the surface roughness is made as small as possible. As a preferred surface roughness, the surface roughness Ra is 0.01 to 0.1 μ.
m, and more preferably about 0.01 to 0.05 μm. Further, it is preferable that pores are present on the sliding surface in order to make the sliding more lubricous. This is because a very small amount of water accumulates in these pores, which serves as a lubricant. The size of such pores is not particularly limited, but is usually 2 to 10 μm, preferably 3 to
About 8 μm is preferable, and the proportion of such pores is preferably 10 to 5 with respect to the entire area of the sliding surface.
It is suitable to be 0%, more preferably about 30 to 40%.

【0035】<非晶質アルミナ>本発明においては、アル
ミナセラミックスで構成される上記の摺動面3、13を
非晶質アルミナ4、14で被覆した構成を有する。本発
明にいう非晶質アルミナとは、X線回折により非晶質状
態であることが確認できるものである。このような非晶
質アルミナ4、14は、たとえば塩化アルミニウムのよ
うなアルミニウムを含む成分と二酸化炭素のような酸素
を含んだ成分とを反応させて得ることができる。本発明
においては、非晶質アルミナ4、14による摺動面3、
13の被覆方法としては、化学的蒸着法を採用すること
が必要である。このような化学的蒸着法によると三次元
的に複雑な形状のものでも均一に被覆することができ、
特に物理的蒸着法では困難とされる摺動面上に存在する
種々多様なポアの内面をも十分に被覆することが可能と
なる。また、このような化学的蒸着方法としては、たと
えばプラズマCVD法を挙げることができる。その一例
を挙げると、反応炉内の温度を400〜700℃に保ち
塩化アルミニウムと二酸化炭素ガスを反応させる方法な
どが挙げられるが、これのみに限定されるものではなく
種々の公知の方法により被覆することができる。このよ
うにして被覆される本発明の非晶質アルミナ4、14
は、その被膜の厚みが0.05〜1.0μm、好ましく
は0.1〜0.5μmとなるように被覆することが好適
である。当該厚みが0.05μmよりも薄い場合にはポ
ア内面に露出したアルミナセラミックスの粒界相が十分
に被覆されない可能性があり、また1.0μm程度被覆
すれば通常は十分に被覆することができる一方、逆に
1.0μm以上被覆することは非経済的となるからであ
る。
<Amorphous Alumina> In the present invention, the sliding surfaces 3 and 13 made of alumina ceramics are coated with amorphous alumina 4 and 14. The amorphous alumina referred to in the present invention can be confirmed to be in an amorphous state by X-ray diffraction. Such amorphous alumina 4, 14 can be obtained by reacting a component containing aluminum such as aluminum chloride with a component containing oxygen such as carbon dioxide. In the present invention, the sliding surface 3 made of amorphous alumina 4, 14
As a coating method for No. 13, it is necessary to adopt a chemical vapor deposition method. According to such a chemical vapor deposition method, even a three-dimensionally complex shape can be uniformly coated,
In particular, it becomes possible to sufficiently cover the inner surfaces of various pores existing on the sliding surface, which is difficult to perform by the physical vapor deposition method. Further, as such a chemical vapor deposition method, for example, a plasma CVD method can be cited. An example thereof is a method of keeping the temperature in the reaction furnace at 400 to 700 ° C. and reacting aluminum chloride with carbon dioxide gas. However, the method is not limited to this, and various known methods are used for coating. can do. Amorphous alumina 4, 14 of the invention coated in this way
Is preferably coated so that the thickness of the coating is 0.05 to 1.0 μm, preferably 0.1 to 0.5 μm. If the thickness is less than 0.05 μm, the grain boundary phase of the alumina ceramics exposed on the inner surface of the pore may not be sufficiently covered, and if it is coated at about 1.0 μm, it can usually be sufficiently covered. On the other hand, conversely, it is uneconomical to coat the coating with 1.0 μm or more.

【0036】<中間層>本発明においては、アルミナセラ
ミックス弁体1、11の摺動面3、13を上記のように
非晶質アルミナ4、14で被覆するが、必要に応じ当該
非晶質アルミナ被覆上をさらに中間層16により被覆す
ることができる。このような中間層16としては、ケイ
素Si、チタンTiまたはクロムCrなどの金属および
/またはこれらの金属の窒化物、炭化物または炭窒化物
などによる単層膜や複合膜を挙げることができる。この
ような中間層16を設けることにより後述のダイヤモン
ド状炭素の密着性をさらに向上させることが可能とな
る。このような中間層16は、マグネトロンスパッタリ
ングやRFスパッタリングなどのスパッタリング法やイ
オンプレーティング法などの従来公知の物理的蒸着法に
より形成することが好適である。かかる中間層16は通
常0.05〜1.0μm、好ましくは0.1〜0.8μ
mの厚みで被覆することが好ましい。当該厚みが0.0
5μmよりも薄くなるとダイヤモンド状炭素膜の密着性
が低くなる一方、1.0μmよりも厚くしてもその密着
性が大幅に向上するということはなく却って非経済的と
なる。このような物理的蒸着法で被覆された中間層16
は少なくとも弁体の摺動面13を被覆し、さらに摺動面
上に存在するポアの内部の一部をも被覆することとな
る。なおかかる物理的蒸着法は一般的に常温または常温
近傍の温度下で実施されるが、前記非晶質アルミナ4、
14を被覆した後同じ装置内で同じ対象物を冷却した後
連続的に処理することができる一方、前記非晶質アルミ
ナ4、14で被覆後一旦当該装置から取出した後別の専
用装置に移し変えて処理することもできる。
<Intermediate Layer> In the present invention, the sliding surfaces 3, 13 of the alumina ceramic valve bodies 1, 11 are coated with the amorphous aluminas 4, 14 as described above. An intermediate layer 16 may be further coated on the alumina coating. Examples of such an intermediate layer 16 include a single layer film or a composite film made of a metal such as silicon Si, titanium Ti, or chromium Cr and / or a nitride, a carbide, or a carbonitride of these metals. By providing such an intermediate layer 16, it becomes possible to further improve the adhesion of diamond-like carbon described later. Such an intermediate layer 16 is preferably formed by a conventionally known physical vapor deposition method such as a sputtering method such as magnetron sputtering or RF sputtering, or an ion plating method. Such an intermediate layer 16 is usually 0.05 to 1.0 μm, preferably 0.1 to 0.8 μm.
It is preferable to coat with a thickness of m. The thickness is 0.0
When the thickness is less than 5 μm, the adhesion of the diamond-like carbon film is low, while when the thickness is more than 1.0 μm, the adhesion is not significantly improved but rather uneconomical. Intermediate layer 16 coated by such a physical vapor deposition method
Covers at least the sliding surface 13 of the valve body, and also covers a part of the inside of the pores existing on the sliding surface. The physical vapor deposition method is generally performed at room temperature or a temperature near room temperature.
After coating 14 with the same object, the same object can be cooled in the same apparatus and continuously treated, while after being coated with the amorphous alumina 4 and 14 once taken out of the apparatus and transferred to another dedicated apparatus. It can be changed and processed.

【0037】<ダイヤモンド状炭素>上記の非晶質アルミ
ナ4、14による被覆上、あるいは必要に応じ上記中間
層16が設けられている場合にはその中間層16上に被
覆されるダイヤモンド状炭素5、15とは、DLC(D
iamond Like Carbon)あるいは硬質
炭素またあるいは非晶質炭素などと呼ばれるものであ
り、非晶質であり、少なくとも一部の炭素−炭素間結合
がsp3炭素同士の結合により構成された炭素を含むも
のをいう。このようなダイヤモンド状炭素5、15は、
硬質ながら相手攻撃性が著しく低いという特性を有する
ことから高度な摺動特性が必要とされる分野で好適に使
用されるものである。ダイヤモンド状炭素5、15で上
記の非晶質アルミナ4による被覆上や中間層16上を被
覆する方法としては、従来公知の物理的蒸着法や化学的
蒸着法のいずれを採用しても差し支えなく、少なくとも
摺動面を被覆できるものであれば何等限定されるもので
はない。かかるダイヤモンド状炭素5、15による被覆
の厚みとしては0.1〜2μm、好ましくは0.5〜
1.5μmとすることが好適である。0.1μmよりも
薄い場合には、摺動特性が十分に発揮できないこととな
る一方、2μmよりも厚くなる場合にはダイヤモンド状
炭素による被膜の高い内部応力によって剥離する可能性
がある。
<Diamond-like carbon> Diamond-like carbon 5 coated on the above-mentioned amorphous alumina 4, 14 or, if the intermediate layer 16 is provided, if necessary, on the intermediate layer 16. , 15 and DLC (D
iamond Like Carbon), hard carbon, or amorphous carbon, and is amorphous, and at least some of the carbon-carbon bonds include carbon composed of sp 3 carbon bonds. Say. Such diamond-like carbons 5 and 15 are
It is suitable for use in fields where high sliding characteristics are required because it has a characteristic of being extremely hard against opponent attack while being hard. As a method for coating the above-mentioned amorphous alumina 4 and the intermediate layer 16 with the diamond-like carbons 5 and 15, any of the conventionally known physical vapor deposition method and chemical vapor deposition method may be adopted. However, it is not limited as long as it can cover at least the sliding surface. The diamond-like carbon 5, 15 has a thickness of 0.1 to 2 μm, preferably 0.5 to
It is preferably 1.5 μm. When the thickness is less than 0.1 μm, the sliding characteristics cannot be sufficiently exhibited, while when the thickness is more than 2 μm, the diamond-like carbon may peel off due to high internal stress of the coating film.

【0038】<温水栓バルブ>本発明の温水栓バルブは、
互いに摺動する少なくとも一対の弁体(たとえば可動弁
体と固定弁体)を有し、これらのうち少なくともひとつ
の弁体が上記で説明したような本発明のアルミナセラミ
ックス弁体により構成されたものである。そして、これ
ら一対の弁体が互いに摺動することによりその弁体間で
流体の流路の開閉を行なう構造を有する。このような温
水栓バルブとしては、たとえばシングルレバー混合栓や
切り替えレバー混合栓などが含まれる。
<Hot Water Valve> The hot water valve of the present invention is
One having at least a pair of valve bodies (for example, a movable valve body and a fixed valve body) that slide with each other, and at least one of these valve bodies is composed of the alumina ceramic valve body of the present invention as described above. Is. The pair of valve bodies slide with each other to open and close the fluid passage between the valve bodies. Examples of such a hot water faucet valve include a single lever mixing stopper and a switching lever mixing stopper.

【0039】[0039]

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0040】<実施例1>アルミナの含有量が94質量
%、残部がSiO2、MgOで構成されたアルミナセラ
ミックスを用いてこれを基体とする二枚のアルミナセラ
ミックス製の弁体を形成した。続いてこの二枚の弁体の
摺動面に対してラッピング加工を施した後、その摺動面
の表面粗さを測定したところ面粗さRaは0.02μm
であった。またかかる摺動面を観察したところ二枚の弁
体ともに直径が最大15μmで平均6μmのポアが多数
観察され、摺動面全体の面積における全てのポアが占め
る面積の割合は35%であった。
Example 1 Using alumina ceramics having an alumina content of 94 mass% and the balance of SiO 2 and MgO, two alumina ceramics valve bodies were formed on the basis of the alumina ceramics. Subsequently, after lapping the sliding surfaces of the two valve bodies, the surface roughness Ra was 0.02 μm when the surface roughness of the sliding surfaces was measured.
Met. When the sliding surface was observed, a large number of pores with a maximum diameter of 15 μm and an average of 6 μm were observed in both valve bodies, and the ratio of the area occupied by all the pores to the total area of the sliding surface was 35%. .

【0041】この二枚の弁体を成膜装置にセットして化
学的蒸着法の一種たるプラズマCVD法により、それぞ
れの弁体の摺動面に対して非晶質アルミナを被覆形成し
た。当該プラズマCVD法の具体的条件としては、装置
の炉内の温度を500℃に加熱して塩化アルミニウムと
二酸化炭素を用いてRF放電によりこれらを反応させる
ことにより行なった。このようにして被覆された非晶質
アルミナ被覆の厚みは、0.4μmでありX線回折によ
り非晶質であることを確認した。
The two valve bodies were set in a film forming apparatus, and the sliding surface of each valve body was coated with amorphous alumina by a plasma CVD method which is one of the chemical vapor deposition methods. As a specific condition of the plasma CVD method, the temperature inside the furnace of the apparatus was heated to 500 ° C., and aluminum chloride and carbon dioxide were used to react them by RF discharge. The thickness of the amorphous alumina coating thus coated was 0.4 μm, and it was confirmed by X-ray diffraction that the coating was amorphous.

【0042】次いで、このように非晶質アルミナで被覆
された弁体を、上記と同じ成膜装置内に引続きセット
し、当該非晶質アルミナ被覆上に対してプラズマCVD
法によりダイヤモンド状炭素を1.4μmの厚みで被覆
形成することによって、本発明のアルミナセラミックス
弁体を得た。
Next, the valve body thus coated with amorphous alumina is continuously set in the same film forming apparatus as described above, and plasma CVD is performed on the amorphous alumina coating.
By coating diamond-like carbon with a thickness of 1.4 μm by the method, an alumina ceramic valve body of the present invention was obtained.

【0043】このようにして得られた弁体を切断しその
断面を観察したところ、当該摺動面に存在するポアの内
壁を非晶質アルミナが実質的に十分に被覆していること
を確認した。
When the valve body thus obtained was cut and the cross section thereof was observed, it was confirmed that the inner walls of the pores present on the sliding surface were substantially sufficiently covered with amorphous alumina. did.

【0044】そしてかかる弁体を用いて温水栓バルブを
作製したところ、かかる温水栓バルブは下記の評価試験
からも明らかなように優れた摺動特性を有していた。
When a hot water faucet valve was produced using such a valve body, the hot water faucet valve had excellent sliding characteristics, as is apparent from the following evaluation test.

【0045】<実施例2>非晶質アルミナによる被覆を行
なうところまでは全て実施例1と同様にして、非晶質ア
ルミナを被覆した二枚のアルミナセラミックス弁体を得
た。
Example 2 Two amorphous alumina valve bodies coated with amorphous alumina were obtained in the same manner as in Example 1 up to the point of coating with amorphous alumina.

【0046】次いで、この弁体をプラズマCVD法とス
パッタ蒸着法の両方法が可能な成膜装置内にセットし、
当該非晶質アルミナ被覆上にスパッタ蒸着法により中間
層としてのSi膜を0.2μmの厚みで被覆し、その後
プラズマCVD法によりダイヤモンド状炭素を1.4μ
mの厚みで被覆形成することによって本発明のアルミナ
セラミックス弁体を得た。
Next, this valve body is set in a film forming apparatus capable of both the plasma CVD method and the sputter deposition method,
On the amorphous alumina coating, a Si film as an intermediate layer was coated to a thickness of 0.2 μm by a sputter deposition method, and then diamond-like carbon was deposited to 1.4 μm by a plasma CVD method.
The alumina ceramic valve body of the present invention was obtained by forming a coating with a thickness of m.

【0047】このようにして得られた弁体を切断しその
断面を観察したところ、当該摺動面に存在するポアの内
壁を非晶質アルミナが実質的に十分に被覆していること
を確認した。また中間層たるSi膜はポア内部の一部を
被覆していることを確認したが、それは摺動面に近い領
域のみに限られておりポア内の深部は被覆されていない
ことを確認した。
When the valve body thus obtained was cut and the cross section thereof was observed, it was confirmed that the inner walls of the pores present on the sliding surface were substantially sufficiently covered with amorphous alumina. did. Further, it was confirmed that the Si film as the intermediate layer covers a part of the inside of the pore, but it was confirmed that it was limited to only the region near the sliding surface and the deep part inside the pore was not covered.

【0048】そしてかかる弁体を用いて温水栓バルブを
作製したところ、かかる温水栓バルブは下記の評価試験
からも明らかなように優れた摺動特性を有していた。
When a hot water faucet valve was produced using such a valve body, the hot water faucet valve had excellent sliding characteristics, as is apparent from the following evaluation test.

【0049】<比較例1>実施例2において、弁体の摺動
面上に非晶質アルミナによる被覆を設けずに直接中間層
たるSi膜とダイヤモンド状炭素膜とを順次形成したこ
とを除き他は全て実施例2と同じ条件で弁体を作製し
た。
<Comparative Example 1> In Example 2, except that the Si film and the diamond-like carbon film, which are intermediate layers, were directly formed on the sliding surface of the valve body without coating the amorphous alumina. A valve body was manufactured under the same conditions as in Example 2 except for the above.

【0050】このようにして作製された弁体を切断した
後上記の実施例1および2と同様にしてその断面を観察
したところ、中間層たるSi膜は上記実施例2と同様に
ポア内部の摺動面に近い領域のみが被覆されており、ポ
ア内部の深部は被覆されていないことを確認した。
After the valve body thus produced was cut, its cross section was observed in the same manner as in Examples 1 and 2 above. As a result, the intermediate Si film was the same as in Example 2 above. It was confirmed that only the region close to the sliding surface was covered, and the deep part inside the pore was not covered.

【0051】<評価試験1>実施例1および2で得られた
弁体と比較例1で得られた弁体とを90℃の熱水中で1
50時間保持した。熱水の温度はその期間中90℃の状
態が維持できるように設定してあった。
<Evaluation Test 1> The valve bodies obtained in Examples 1 and 2 and the valve body obtained in Comparative Example 1 were placed in hot water at 90 ° C. for 1 day.
Hold for 50 hours. The temperature of the hot water was set so that the temperature of 90 ° C could be maintained during that period.

【0052】上記時間経過後熱水中からこれらの弁体を
取出しそれぞれの弁体の摺動面を走査型電子顕微鏡を用
いて観察したところ、実施例1および2の弁体の摺動面
はこの評価試験にかける前の状態と何等変化なく剥離な
どの現象が一切発生していなかったのに対して、比較例
1の弁体の摺動面はその摺動面のポア周辺部において剥
離が多数観察された。さらにこの剥離箇所をEDXによ
り元素分析したところ、アルミニウムAlと酸素Oが検
出されたことにより当該剥離がSi膜とアルミナセラミ
ックス基体との界面で発生していることを確認した。ま
た、比較例1の弁体のポア内部はアルミナセラミックス
の粒界相がポアの内壁に溶出していることも確認した。
After the passage of the above time, these valve elements were taken out from the hot water and the sliding surfaces of the respective valve elements were observed using a scanning electron microscope. The sliding surfaces of the valve elements of Examples 1 and 2 were While no phenomenon such as peeling occurred without any change from the state before being subjected to this evaluation test, the sliding surface of the valve body of Comparative Example 1 did not peel at the periphery of the pore of the sliding surface. Many were observed. Further, elemental analysis of this peeling portion by EDX confirmed that the peeling occurred at the interface between the Si film and the alumina ceramic substrate, because aluminum Al and oxygen O were detected. It was also confirmed that inside the pores of the valve body of Comparative Example 1, the grain boundary phase of alumina ceramics was eluted on the inner wall of the pores.

【0053】<評価試験2>実施例1および2の弁体と比
較例1の弁体とを上記の評価試験1にかけた後それぞれ
の弁体を用いて温水栓バルブを作製し、98℃の熱水を
このバルブに流しながら20万回の摺動を繰り返したと
ころ、実施例1および2の弁体を用いたバルブではトル
クは低くて安定していたのに対して比較例1の弁体を用
いたバルブでは4万回摺動させたところでトルクが異常
に高くなった。
<Evaluation Test 2> The valve bodies of Examples 1 and 2 and the valve body of Comparative Example 1 were subjected to the evaluation test 1 described above, and then a hot water faucet valve was produced using each valve body, When 200,000 times of sliding was repeated while flowing hot water through the valve, the valves using the valve bodies of Examples 1 and 2 had low torque and were stable, whereas the valve body of Comparative Example 1 was stable. With the valve using, the torque became abnormally high after sliding 40,000 times.

【0054】これらの評価試験1および2の結果によ
り、アルミナセラミックスで構成された摺動面に対して
非晶質アルミナを被覆させた本発明の実施例の弁体は、
摺動特性が大幅に向上したものであることは明らかであ
る。
From the results of these evaluation tests 1 and 2, the valve element of the embodiment of the present invention in which the sliding surface made of alumina ceramics was coated with amorphous alumina was obtained.
It is clear that the sliding characteristics are greatly improved.

【0055】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
The embodiments and examples disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明のアルミナセラミックス弁体は、
アルミナセラミックスで構成された摺動面上を非晶質ア
ルミナで被覆したことによりその弁体の表面に存在する
ダイヤモンド状炭素膜が剥離することがなく、しかも当
該非晶質アルミナが摺動面に存在する種々多様なポアの
内部を完全に覆い、とりわけアルミナセラミックスの粒
界相をも完全に被覆したものとなるため腐食の原因とさ
れるアルカリ水の浸入を完全に防止することが可能とな
った。
The alumina ceramic valve body of the present invention is
By coating the sliding surface composed of alumina ceramics with amorphous alumina, the diamond-like carbon film existing on the surface of the valve body is not peeled off, and the amorphous alumina can be used as the sliding surface. It completely covers the inside of various existing pores, especially the grain boundary phase of alumina ceramics, so it is possible to completely prevent the intrusion of alkaline water that causes corrosion. It was

【0057】したがって、本発明のアルミナセラミック
ス弁体を用いてなる温水栓バルブは優れた摺動特性を示
すとともに卓越した耐食性を有するものとなる。
Therefore, the hot water faucet valve using the alumina ceramics valve body of the present invention has excellent sliding characteristics and excellent corrosion resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明のアルミナセラミックス弁体の概略断
面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an alumina ceramic valve body of the present invention.

【図2】 中間層を設けた場合の本発明のアルミナセラ
ミックス弁体の概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an alumina ceramic valve body of the present invention when an intermediate layer is provided.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 アルミナセラミックス弁体、2,12 基体、
3,13 摺動面、4,14 非晶質アルミナ、5,15
ダイヤモンド状炭素、16 中間層。
1,11 Alumina ceramic valve body, 2,12 base,
3,13 Sliding surface, 4,14 Amorphous alumina, 5,15
Diamond-like carbon, 16 intermediate layer.

───────────────────────────────────────────────────── 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) C23C 16/40 C23C 16/40 F16K 11/074 F16K 11/074 B (72)発明者 池ヶ谷 明彦 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 藤波 泰志 京都府京都市南区久世殿城町575番地 日 本アイ・ティ・エフ株式会社内 (72)発明者 大原 久典 京都府京都市南区久世殿城町575番地 日 本アイ・ティ・エフ株式会社内 Fターム(参考) 3H053 AA23 BA16 BA38 DA02 DA03 3H067 AA13 CC23 EA23 EA29 4K029 AA04 BA07 BA17 BA35 BA55 BA58 BA60 BC01 BD03 FA07 GA03 4K030 BA28 BA43 BB05 LA11 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C23C 16/40 C23C 16/40 F16K 11/074 F16K 11/074 B (72) Inventor Akihiko Ikegaya Itami Hyogo Prefecture 1-1 1-1, Kunyo Kita, Ichi, Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (72) Inventor, Yasushi Fujinami 575, Kuze-Denjo-cho, Minami-ku, Kyoto-shi, Kyoto Prefecture IT F Co., Ltd. (72) Inventor Hisanori Ohara 575, Kuze-Donojo-cho, Minami-ku, Kyoto-shi, Kyoto Prefecture F-term in ITF Co., Ltd. (Reference) 3H053 AA23 BA16 BA38 DA02 DA03 3H067 AA13 CC23 EA23 EA29 4K029 AA04 BA07 BA17 BA35 BA55 BA58 BA60 BC01 BD03 FA07 GA03 4K030 BA28 BA43 BB05 LA11

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミナセラミックスを基体とする弁体
であって、その基体の摺動面が非晶質アルミナで被覆さ
れ、その上をダイヤモンド状炭素で被覆してなるアルミ
ナセラミックス弁体。
1. A valve body based on alumina ceramics, wherein the sliding surface of the base body is coated with amorphous alumina, and the top surface is coated with diamond-like carbon.
【請求項2】 アルミナセラミックスを基体とする弁体
であって、その基体の摺動面が非晶質アルミナで被覆さ
れ、その上を中間層で被覆し、さらにその上をダイヤモ
ンド状炭素で被覆してなるアルミナセラミックス弁体。
2. A valve body based on alumina ceramics, the sliding surface of which is coated with amorphous alumina, which is covered with an intermediate layer, and which is further coated with diamond-like carbon. Alumina ceramic valve body made by.
【請求項3】 前記中間層が物理的蒸着法により被覆さ
れたものである、請求項2記載のアルミナセラミックス
弁体。
3. The alumina ceramic valve body according to claim 2, wherein the intermediate layer is coated by a physical vapor deposition method.
【請求項4】 前記非晶質アルミナが化学的蒸着法によ
り被覆されたものである、請求項1〜3のいずれかに記
載のアルミナセラミックス弁体。
4. The alumina ceramic valve body according to claim 1, wherein the amorphous alumina is coated by a chemical vapor deposition method.
【請求項5】 互いに摺動する少なくとも一対の弁体を
有してなる温水栓バルブであって、その弁体の少なくと
も一方に請求項1〜4のいずれかに記載のアルミナセラ
ミックス弁体を用いた温水栓バルブ。
5. A hot water faucet valve having at least a pair of valve bodies that slide with each other, wherein the alumina ceramics valve body according to any one of claims 1 to 4 is used for at least one of the valve bodies. There was a hot water valve.
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