JP2006257466A - 被覆部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基材と被覆膜との密着性に優れた被覆部材が得られる被覆部材の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の被覆部材の製造方法は、基材１の表面部に窒化物からなる窒化物中間層１０を形成する窒化物中間層形成工程と、窒化物中間層１０上に被覆膜２を形成する被覆膜形成工程と、よりなる被覆部材の製造方法であって、窒化物中間層形成工程は、窒化物中間層１０を１μｍ以上形成して、窒化物中間層１０の表面を平均高さが１０〜１００ｎｍで平均の幅が１０〜５００ｎｍである凸部をもつ凹凸面１１とする工程であることを特徴とする。
本発明の被覆部材の製造方法によれば、窒化物中間層形成工程において、窒化物中間層を１μｍ以上形成することにより、基材の表面を窒化するとともに、被覆膜との高い密着性を保持するのに十分な凹凸面を形成することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属製の基材に硬質膜等を被覆した被覆部材に関するもので、基材と被覆膜との密着性に優れた被覆部材の製造方法に関するものである。

金属製の基材の表面に、表面特性を向上させることを目的として、耐摩耗性や耐蝕性、絶縁性等を有する被覆膜を形成した被覆部材が広く使用されている。してがって、被覆膜を形成することにより得られる特性を長期にわたって保持するためには、基材と被覆膜との密着性が重要となる。

そこで、特許文献１には、被覆膜を形成する前処理として、基材の表面に強度の高い窒化物中間層を形成し、さらに、希ガスあるいは水素ガス等のクリーニングガスによるイオン衝撃によって、中間層の表面に数十ｎｍ程度の凹凸面を形成することによって、その後形成される被覆膜との密着性を向上させている。特許文献１の方法では、窒化物中間層を形成するだけでは被覆膜との密着性が不十分である。そのため、さらに、イオン衝撃によって窒化物中間層の表面に凹凸面を形成している。
特開平１１−３１０８６８号公報

本発明者らは、窒化物からなる中間層を形成する際に中間層の表面に所望の凹凸面を形成でき、基材と被覆膜との密着性に優れた被覆部材の製造方法を想到した。すなわち、本発明は、基材と被覆膜との密着性に優れた被覆部材が得られる新規な被覆部材の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の被覆部材の製造方法は、基材の表面部に窒化物からなる窒化物中間層を形成する窒化物中間層形成工程と、該窒化物中間層上に被覆膜を形成する被覆膜形成工程と、よりなる被覆部材の製造方法であって、前記窒化物中間層形成工程は、前記窒化物中間層を１μｍ以上形成して、該窒化物中間層の表面を平均高さが１０〜１００ｎｍで平均の幅が１０〜５００ｎｍである凸部をもつ凹凸面とする工程であることを特徴とする。この際、前記窒化物中間層形成工程は、少なくとも窒素を含むプラズマにより前記窒化物中間層を形成する工程であるのが望ましい。

前記窒化物中間層形成工程は、前記基材の温度を４２０〜５９０℃にして前記窒化物中間層を形成する工程であるのが望ましい。また、前記窒化物中間層形成工程は、０．１２Ｗ／ｃｍ² 以上の電力密度で前記プラズマを発生させて前記窒化物中間層を形成する工程であるのが望ましい。

本発明の被覆部材の製造方法によれば、窒化物中間層形成工程において、窒化物中間層を１μｍ以上形成することにより、基材の表面部を窒化するとともに、被覆膜との高い密着性を保持するのに十分な凹凸面を形成することができる。

また、窒化物中間層形成工程での基材の温度を４２０〜５９０℃とすれば、高強度の窒化物中間層を形成することができる。また、窒化物中間層の形成時の電力密度を０．１２Ｗ／ｃｍ² 以上とすれば、上記凹凸面を良好に形成することができ、基材と被覆膜との密着性がさらに向上する。

本発明の被覆部材の製造方法は、主として、基材の表面部に窒化物からなる窒化物中間層を形成する窒化物中間層形成工程と、窒化物中間層上に被覆膜を形成する被覆膜形成工程と、からなる。本発明に用いられる基材は、その形状に特に限定はないため、摺動部材、構造部材などの種々の部品、装置の一部を構成するものであればよい。具体的には、自動変速機に用いられる各種クラッチやブレーキの部品であるクラッチ板、シンクロナイザーリング、ＣＶＴのトルク伝達部材等が挙げられる。また、基材は、鉄、アルミニウム、銅、チタン、マグネシウム、および、それらの合金、サーメット、セラミックス、樹脂などからなるのが好ましい。鉄系金属であれば、炭素鋼や合金鋼であるのが好ましい。また、基材の表面粗さは、被覆部材の用途にもよるが、用途がクラッチ板であれば、十点平均粗さで２〜６μｍＲｚであるのが好ましい。

窒化物中間層形成工程は、窒化物中間層を１μｍ以上形成して、その窒化物中間層の表面を平均高さが１０〜１００ｎｍで平均の幅が１０〜５００ｎｍである凸部をもつ凹凸面とする工程である。

窒化物中間層は、いわゆる窒化処理により形成される。本発明では、各種窒化処理の中でも、窒素をプラズマ状態で供給するプラズマ窒化処理を用いるとよい。プラス極とマイナス極の二つの電極の間に電力を印加することにより、グロー放電が生じる。プラズマ窒化処理では、この電極間に、窒素ガス等を導入し、グロー放電により窒素原子を活性化させることにより窒素プラズマを発生させ、基材に窒素イオンを衝突させて窒化を行う。プラズマ窒化処理は、基材をマイナス極に結線しグロー放電させる直流プラズマＣＶＤ法や高周波プラズマＣＶＤ法などのプラズマＣＶＤ法により、基材の表面部を窒化するのが望ましい。この場合、基材は、導電性材料からなるのが好ましく、具体的には、体積抵抗率が、１０⁸ Ω・ｃｍ以下であるのが好ましい。

プラズマ窒化処理の際には、少なくとも窒素を含むプラズマを用いれば、窒化とともに凹凸面が形成される。窒素としては、窒素ガスやアンモニア等の窒素含有ガスを用いればよい。また、窒素に加え、さらに、水素および希ガス等のうちの一種以上を用いれば、均一で微細な凹凸面が形成されやすくなる。特に、アルゴン等の重い希ガスを用いれば、基材の表面がイオンエッチングされ、凹凸面が形成されやすく、好ましい。

また、形成される窒化物中間層は、周期律表の第４属〜第６属に属する元素の少なくとも１種を有する窒化物からなるのが好ましい。なお、窒化物の組成は、処理ガスの組成を調整することにより変化する。

窒化物中間層形成工程では、窒化物中間層を１μｍ以上形成する。上述の方法により１μｍ以上形成すれば、窒化物中間層の表面に十分な凹凸面が形成される。したがって、窒化物中間層を形成後に、さらに、中間層の表面にイオン衝撃により凹凸面を形成する工程を行う必要がない。１μｍ未満であると、凹凸面の形成が不十分であり、窒化物中間層の表面に凸部が形成されない部分が存在するため、被覆膜を形成した場合にはその部分から膜の剥離が進行し、密着性が悪い。そのため、窒化物中間層は、好ましくは１〜１５μｍ、さらに好ましくは３〜１０μｍ形成される。

窒化物中間層の表面には、平均高さが１０〜１００ｎｍの範囲、平均の幅が１０〜５００ｎｍの範囲の凹凸面が形成される。なお、凸部は半球状やコーン状等の形状に形成される。ここで、凸部の高さとは凸部を半球状とみなした場合にこの半球状の凸部の底から頂点までの距離を、凸部の幅とは凸部を半球状とみなした場合に半球状の凸部の底の最大径（凸部の底面形状が真円の場合は直径、凸部の底面形状が楕円の場合は長軸径）に相当する水平方向の距離をいう。

平均高さの範囲が１０〜１００ｎｍであれば、機械的なアンカー効果が得られ、基材と被覆膜との密着性が向上する。なお、より好ましい平均高さの範囲は２０〜７０ｎｍであり、より密着性が向上する。また、平均の幅が１０〜５００ｎｍの範囲であれば、好適なアンカー効果が得られ、密着性が向上するためである。より好ましい平均の幅は、３０〜４００ｎｍであり、この範囲であれば、さらに密着性が向上する。なお、凸部の大きさは従来の表面粗さ計（触針法）では測定できない程度の大きさである。そのため、凸部の大きさ、幅はＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察及びＡＦＭ（原子間力顕微鏡）などの微小な形状測定によって行うことができる。

凸部の大きさが所定のものであっても、凸部の面積が少なければ、膜の密着性には効果が得られない。凹凸面に占める凸部の面積割合は、凹凸面の面積を１００％とすると、凸部の占める面積は少なくとも１０％以上、好ましくは３０％以上であることが望ましい。機械的なアンカー効果が増し、膜の密着性が高いものとなる。

窒化物中間層形成工程は、基材の温度を４２０〜５９０℃にして窒化物中間層を形成する工程であるのが望ましい。なお、ここでいう「基材の温度」とは、基材の少なくとも表面の温度を指し、基材の少なくとも表面が上記温度範囲に達していればよい。上記の温度で窒化物中間層を形成すれば、高強度の窒化物中間層を形成することができる。基材の温度が高すぎると、窒化物の構造が変化して層厚が減少するとともに、歪が大きいブラウンナイト層が形成され易くなるため好ましくない。より望ましい基材の温度は、４７５〜５５０℃であり、厚さが１μｍ以上で高強度の窒化物中間層を良好に形成することができる。

また、窒化物中間層形成工程は、０．１２Ｗ／ｃｍ² 以上の電力密度でプラズマを発生させて窒化物中間層を形成する工程であるのが望ましい。電力密度を上記範囲にして窒化物中間層を形成すれば、安定したグロー放電が発生し、均一で微細なナノオーダーの凹凸面を形成することができ、基材と被覆膜との密着性がさらに向上する。より望ましい電力密度の範囲は、０．２Ｗ／ｃｍ² 以上であり、さらに高い密着力が得られる。また、放電の安定性の観点から、放電密度は、０．４９Ｗ／ｃｍ² 以下が望ましい。

なお、窒化物中間層形成工程の処理時間は、望ましくは３０〜９０分さらに望ましくは５０〜７０分である。上記範囲の時間内で窒化を行えば、１μｍ以上で表面に均一で微細な凹凸面をもつ窒化物中間層を形成することができる。

被覆膜形成工程は、窒化物中間層上に被覆膜を形成する。すなわち、図１に断面を模式的に示すように、被覆膜２は、基材１の表面部に形成された窒化物中間層１０の凹凸面１１上に形成される。なお、窒化物中間層の形成量は、図１の「ｄ」で表され、本発明において「ｄ」は１μｍ以上とする。

被覆膜を形成する方法としては、イオンプレティーング（アーク、ホロカソード方式など）、スパッタリング、真空蒸着、プラズマＣＶＤ等により被覆膜を形成できる。形成された被覆膜は中間層表面が微細な凹凸面となっているため、基材に強固に密着する。特に、被覆膜をプラズマＣＶＤ法により成膜すれば、窒化物中間層形成工程と被覆膜形成工程とを同一装置内で行うことができるので、作業工程が簡略化され、また、凹凸面の汚染を抑制できるため、望ましい。また、直流プラズマＣＶＤ法を用いれば、凹凸面の表面形状に沿って成膜されるため、たとえばクラッチ板のように、ある程度の表面粗さが必要な部材には好適である。

被覆膜は、基材の少なくとも一部の表面を覆い、その表面に耐蝕性、耐摩耗性、装飾性等の機能を付加するもので、かつ、中間層とは異なる組成の被膜からなる。具体的には、被覆膜を形成する金属被膜としてはクロム、ニッケル、タングステン等を、またセラミックス被膜としては周期律表ＩＶ族〜ＶＩ族の元素またはそれらのひとつを含む複合元素からなる炭化物膜、酸化物膜、ほう化物膜、窒化物被膜などを、炭素系被膜としては、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、ダイヤモンド等を挙げることができる。被覆膜は上記の被膜を複数種類組み合わせることもできる。

被覆膜の厚さは、膜の種類や付加したい機能にもよるが、０．５μｍ〜２０μｍとするのが好ましく、被覆膜の機能を十分に発揮することができる。なお、厚さが２０μｍ以上では、膜の内部応力が増し、被覆膜が剥離しやすくなるため望ましくない。

被覆膜が硬質膜である場合には、この被覆部材は耐摩耗性が必要な摺動部材に使用できる。特に、硬質膜がＤＬＣ膜であれば、高い耐摩耗性に加え、相手攻撃性が低いため、摺動部材として好適である。たとえば、摺動を伴う機械部品として、自動変速機に用いられるクラッチ部品やブレーキ部品、エンジン部品（ピストン、ピストンリング、バルブステム、シム板等）、コンプレッサー部品（ベーン、シュー等）、噴射ポンプ（ロータ、プランジャ、ニードル等）の摺動部に使用できる。

なお、本発明の被覆部材が摩擦によってクラッチ板等のトルクを伝達する部材である場合には、被覆膜の剥離が発生すると、表面性状の変化によりトルク伝達性が変化してしまう。また、本発明のクラッチ用摺動部材が、電磁クラッチに使用されるクラッチ板であれば、使用中に硬質膜の剥離が発生すると、クラッチ板の押圧力が変化する。電磁クラッチは、磁気的な力でクラッチ板と相手部材とを摩擦係合／非係合とすることによりトルクを伝達したり、伝達を絶ったりする。この際、被覆膜の剥離が発生すると、電磁クラッチを通る磁束の強度が増加する。その結果、クラッチ板と相手部材とを摩擦係合する力も増加するため、伝達されるトルク値が増加する。特に、被覆膜が非磁性体のＤＬＣ膜である場合は、膜の剥離が発生すると磁気抵抗が変化し、トルク値に大きく影響する。密着性に優れた被覆膜をもつ電磁クラッチであれば、トルク値の安定性を長期にわたって保持することができる。

また、基材が、油中で用いられる湿式クラッチに使用されるクラッチ板であれば、優れたμ−ｖ特性を発揮する。μ−ｖ特性とは、速度（ｖ）に対する摩擦係数（μ）の依存性を示し、クラッチ用摺動部材においては、μ−ｖ特性を正勾配（すなわち、ｄμ／ｄｖ≧０）とすることが有効である。ところが、使用中にクラッチ用摺動部材の被覆膜が剥離すると、基材表面の凸部が摩耗して摺動面に生じる油膜を切る効果が低減し、摺動面に形成された油膜により固体接触が阻害され、μ−ｖ特性が負勾配となる。本発明の製造方法により得られる被覆部材であれば、被覆膜の剥離が低減されるため、凹凸面が油膜を良好に切って適度な固体接触が得られ、優れたμ−ｖ特性を発揮する。

以下に、本発明の被覆部材の製造方法の実施例を、比較例とともに図面を用いて説明する。はじめに、プラズマ窒化処理およびＤＬＣ膜の成膜に用いるプラズマＣＶＤ装置について、図１１を用いて説明する。

［プラズマＣＶＤ装置］
本装置は、炭素工具鋼からなる基材５の表裏面および外周面にプラズマ窒化処理を施した後に、窒化された面にＤＬＣ膜を成膜する装置である。成膜炉には、円筒形の炉室をもつステンレス製のチャンバー４１を用い、チャンバー４１は、排気通路４２によりチャンバー４１と連通する排気系４３を有する。排気系４３は、油回転ポンプ、メカニカルブースターポンプ、油拡散ポンプからなり、排気通路４２に配した排気調整バルブ４５を開閉することによりチャンバー４１内の処理圧力を調整する。また、チャンバー４１には、側面より炉外へ突出する透光窓４８を設け、透光窓４８を介して赤外線放射温度計（図示せず）により基材５の表面温度を測定する。

チャンバー４１内には、プラズマ電源（直流電源）４６のマイナス極に通電された基材固定手段５０と、ガス供給手段６０と、が配設される。

基材固定手段５０は、プラズマ電源４６のマイナス極に連結された支持台５４と、支持台５４上に載置された５つの基材固定具５３と、からなり、それぞれの基材固定具５３には基材５が固定される。なお、基材５は、厚さ０．９ｍｍのリング状の円板で、その内周面に内歯を有する鉄製のクラッチプレートである。

板状の支持台５４は、円板形状で、チャンバー４１と同軸的に炉室の底部に固定される。５つの基材固定具５３は炭素鋼製で、円筒状のチャンバー４１と同軸的になるよう支持台５４上に等間隔にリング状に配置される。

また、基材固定具５３は、支持台５４上で支持され垂直に延びる円筒状の固定柱（図略）と、複数の基材５を等間隔で平行かつ厚さ方向に積層状態にして固定するための複数個の治具（図略）と、からなる。基材５を基材固定具５３に固定する際には、基材５の内歯を２つの治具の間に挟持して固定する。こうして、１つの基材固定具５３に、１００枚（合計５００枚）の基材５を固定した。

ガス供給手段６０は、混合ガスを規定の流量比でチャンバー４１に供給する。混合ガスは、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）６３により流量を調整後、ガス供給バルブ６４を経てガス供給管６５によりチャンバー４１の内部に供給される。ガス供給管６５は、チャンバー４１内で、中央のガスノズル６１と、周囲の６本のガスノズル６２とに分岐する。ガスノズル６１は、チャンバー４１の中心部に位置するように設置される。また、６本のガスノズル６２は、リング状に配置されたワーク固定具５３の遠心方向側に等間隔にリング状に配置される。ガスノズル６１には、その先端に、複数の孔が形成されており、混合ガスが噴出する。また、ガスノズル６２には、その長さ方向に等間隔で複数の孔が開いており、そこから混合ガスが供給される。

プラズマ電源４６のプラス極は、チャンバー４１に通電される。プラス極はアースされ、チャンバー４１の内面が接地電極（陽極４０）となる。すなわち、基材固定手段５０およびそれに保持された基材５を陰極５０、チャンバー４１を陽極４０、としてプラズマＣＶＤ法によるプラズマ窒化処理およびＤＬＣ膜の成膜が行われる。

［プラズマ窒化処理］
はじめに、基材５の表面にプラズマ窒化処理を行った。また、排気系４３によりチャンバー４１内を到達真空度が６．７×１０^-3Ｐａまで排気した。つぎに、ガス供給バルブ６４を開け、水素ガスおよび窒素ガスの流量をＭＦＣ６３で調整し、チャンバー４１内に供給した。その後、排気調整バルブ４５の開度を調整し、チャンバー４１内の処理ガス圧を１３３Ｐａとした。

そして、プラズマ電源４６により陰極５０に８０Ｖの電圧を印加した。電圧を印加すると、陰極５０の周辺にグロー放電が生じ、放電電力を調整（３３５Ｖ，３０Ａ）し、このグロー放電により、基材５を５５０℃に加熱した。なお、基材の温度の測定には、上記の赤外線放射温度計を用いた。基材５が５５０℃に到達後６０分間の放電（処理時間）により、基材５の表面部に窒化物中間層（以下「中間層」と略記）を形成した。なお、混合ガスの流量は、温度２５℃にて、窒素ガス：５００ｃｃ／ｍｉｎ、水素ガス：５００ｃｃ／ｍｉｎとした。

［ＤＬＣ膜の成膜］
つづいて、中間層が形成された基材５の表面に、ＤＬＣ膜を成膜した。具体的には、ガス供給バルブ６４を開け、水素ガス（希釈ガス）の流量をＭＦＣ６３で調整し、チャンバー４１内に供給した。その後、排気調整バルブ４５の開度を調整し、チャンバー４１内の処理ガス圧を４６６Ｐａとした。

そして、プラズマ電源４６により陰極５０に３９０Ｖの電圧を印加した。電圧を印加すると、陰極５０の周辺にグロー放電が生じ、放電電力を調整（３９０Ｖ，３０Ａ）し、このグロー放電により、基材５を５３０℃に加熱した。なお、基材の温度の測定には、上記の赤外線放射温度計を用いた。基材５が５３０℃に到達したら、原料ガスであるメタンとＴＭＳを所定の流量で供給し、基材５の表面に非晶質炭素膜を成長させた。なお、混合ガスの流量は、温度２５℃にて、メタン：５００ｃｃ／ｍｉｎ、ＴＭＳ：１００ｃｃ／ｍｉｎ、水素ガス：３００ｃｃ／ｍｉｎ、アルゴンガス：３００ｃｃ／ｍｉｎとした。こうして、５０分間の放電により、基材５の表面に膜厚３μｍのＤＬＣ膜を形成し、試料Ｈを得た。

また、プラズマ窒化処理の処理条件を変更した他は、上記試料Ｈと同様にして試料Ａ〜Ｇ，Ｉ〜Ｙを作製した。また、比較として、中間層の厚さが１μｍ未満である試料Ｚを作製した。各試料の処理条件を表１〜表３に示す。

なお、中間層厚さは、走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）による断面観察より測定した。また、密着力は、スクラッチ試験法（ＪＩＳ Ｒ３２５５に準拠）により測定した剥離荷重でしめす。試料Ｚに関しては、ＤＬＣの成膜後に膜の剥離が生じたためスクラッチ試験を行わなかった。結果を図２〜図４のグラフにまとめる。

図２は、試料Ａ〜ＪのＤＬＣ膜の密着力を示すグラフである。グラフ中の符号Ａ〜Ｊは、試料Ａ〜Ｊに相当する。中間層の厚さが厚いほど密着力は向上した。そして、中間層厚さが１μｍ以上であれば、４Ｎ以上の良好な密着力をもつ被覆部材が得られることがわかる。

また、図３は、試料Ｋ〜Ｔについて、処理温度に対する中間層の厚さを示すグラフである。グラフ中の符号Ｋ〜Ｔは、試料Ｋ〜Ｔに相当する。処理温度が高いほど中間層の厚さは増加した。そして、グラフの傾向より、処理温度を４２０℃以上とすれば、１μｍ以上の中間層が形成されることがわかる。なお、処理温度が６００℃の試料Ｓおよび試料Ｔでは、中間層の厚さは５μｍ程度であるが、歪の大きいブラウンナイト層が形成された。

図４は、試料Ｕ〜Ｙについて、電力密度に対するＤＬＣ膜の密着力を示すグラフである。グラフ中の符号Ｕ〜Ｙは、試料Ｕ〜Ｙに相当する。電力密度が高いほどＤＬＣ膜の密着力は増加した。すなわち、電力密度が高いほど、良好な凹凸面が中間層の表面に形成された。

さらに、試料Ｋおよび試料Ｚ（比較例）に対して、ＦＥ−ＳＥＭによる表面観察を行った。図５は試料Ｋ、図６は試料ＺのＳＥＭ像であり、ともにＤＬＣ膜の成膜前に観察を行った。なお、図５の下図は、試料Ｋの表面形状を模式的に示した断面図である。中間層が３μｍ形成された試料Ｋでは、基材５の表面全体に平均高さが１０〜１００ｎｍで平均の幅が１０〜５００ｎｍである凸部５２をもつ凹凸面５１が形成されていることが観察できた。なお、Ａ〜Ｊ、Ｌ〜Ｙの各試料においても、試料Ｋと同様に、基材の表面全体に平均高さが１０〜１００ｎｍで平均の幅が１０〜５００ｎｍである凸部をもつ凹凸面が形成された。一方、中間層が０．５μｍ形成された試料Ｚでは、凹凸面が十分に形成されていない部分（図６の右側の色の濃い部分）が観察された。

また、試料Ｑおよび試料Ｚに対して耐久試験を行い、耐久前後のμ−ｖ特性を評価した。ここでは、２枚のクラッチプレートの間で、負荷エネルギー７８０Ｗ、温度８５℃にて３５時間の連続すべり耐久試験を行い、この耐久試験前後のμ−ｖ特性を差動回転数ΔＮを上昇させる場合と、ΔＮを下降させる場合と、を測定した。結果を図７および図９に示す。また、試料Ｑおよび試料Ｚの耐久前（初期状態）と耐久後におけるＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）による表面分析の結果を図８および図１０に示す。なお、図８および図１０では、黒い部分が、ＤＬＣ膜が剥離した部分である。

図７によれば、１μｍ以上の中間層をもつ試料Ｑでは、耐久後であってもｄμ／ｄｖは正勾配であり、良好なμ−ｖ特性を有した。また、図８からわかるように、耐久試験前の初期状態でのＤＬＣ膜の剥離はほとんど見られず、耐久後の表面においてもＤＬＣ膜の剥離が抑制された。

一方、図９によれば、中間層が１μｍ未満である試料Ｚでは、耐久後のｄμ／ｄｖは負勾配であった。また、試料Ｑでは見られなかったシャダー（自励振動；図９の囲み部参照）が発生した。ＥＰＭＡによれば、耐久試験前の初期状態で既にＤＬＣ膜の剥離が見られ、耐久後の表面においてはＤＬＣ膜の大部分が剥離した。すなわち、中間層が１μｍ未満では、ＤＬＣ膜の密着力が低く、耐久後ではＤＬＣ膜の大部分が剥離し、凹凸面の凸部が摩耗して平滑化したため、シャダーが発生した。

本発明の被覆部材の製造方法により製造される被覆部材の一例を模式的に示す断面図である。 実施例の試料Ａ〜Ｊに関し、窒化物中間層の厚さに対する基材と被覆膜の密着力を示すグラフである。 実施例の試料Ｋ〜Ｔに関し、プラズマ窒化処理の処理時間に対する窒化物中間層の厚さを示すグラフである。 実施例の試料Ｕ〜Ｙに関し、プラズマ窒化処理時の電力密度に対する基材と被覆膜との密着力を示すグラフである。 被覆膜形成前の試料Ｋの窒化物中間層表面を観察したＳＥＭ像である。 被覆膜形成前の試料Ｚの窒化物中間層表面を観察したＳＥＭ像である。 耐久前後の試料Ｑのμ−ｖ特性を示すグラフである。 耐久前後の試料ＱのＥＰＭＡによる表面分析の結果を示す。 耐久前後の試料Ｚのμ−ｖ特性を示すグラフである。 耐久前後の試料ＺのＥＰＭＡによる表面分析の結果を示す。 実施例の被覆部材の製造方法に用いられる装置の概略説明図である。

符号の説明

１，５：基材
１０：窒化物中間層
１１，５１：凹凸面
５２：凸部
２：被覆膜

Claims (10)

1. 基材の表面部に窒化物からなる窒化物中間層を形成する窒化物中間層形成工程と、該窒化物中間層上に被覆膜を形成する被覆膜形成工程と、よりなる被覆部材の製造方法であって、
   前記窒化物中間層形成工程は、前記窒化物中間層を１μｍ以上形成して、該窒化物中間層の表面を平均高さが１０〜１００ｎｍで平均の幅が１０〜５００ｎｍである凸部をもつ凹凸面とする工程であることを特徴とする被覆部材の製造方法。
2. 前記窒化物中間層形成工程は、少なくとも窒素を含むプラズマにより前記窒化物中間層を形成する工程である請求項１記載の被覆部材の製造方法。
3. 前記窒化物中間層形成工程は、プラズマＣＶＤ法により前記窒化物中間層を形成する工程である請求項２記載の被覆部材の製造方法。
4. 前記窒化物中間層形成工程は、前記基材の温度を４２０〜５９０℃にして前記窒化物中間層を形成する工程である請求項１〜３のいずれかに記載の被覆部材の製造方法。
5. 前記窒化物中間層形成工程は、０．１２Ｗ／ｃｍ² 以上の電力密度で前記プラズマを発生させて前記窒化物中間層を形成する工程である請求項２または３記載の被覆部材の製造方法。
6. 前記基材は、導電性材料からなる請求項１〜５のいずれかに記載の被覆部材の製造方法。
7. 前記基材は、炭素鋼からなる鋼材である請求項１記載の被覆部材の製造方法。
8. 前記基材は、クラッチ板である請求項１記載の被覆部材の製造方法。
9. 前記被覆膜は、硬質膜である請求項１記載の被覆部材の製造方法。
10. 前記硬質膜は、非晶質炭素膜である請求項１記載の被覆部材の製造方法。

Images