JP2008095153A - ダイヤモンド被覆摺動部材 - Google Patents

Abstract

【課題】高い摺動性と、優れた耐久性を発揮することができるダイヤモンド被覆摺動部材を提供する。
【解決手段】ダイヤモンド被覆摺動部材は、基材１３表面の少なくとも一部にダイヤモンド粒子層１４が被覆されたものである。ダイヤモンド粒子層１４は、ダイヤモンド粒子１５を噴射ノズル１２から基材１３に噴射させ固着させて形成され、かつダイヤモンド粒子層１４の平均厚さが０．０５〜１５μｍである。ダイヤモンド粒子１５の平均粒子径は０．０５〜１５μｍであることが好ましい。また、基材１３についてＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定されている算術平均粗さ（Ｒａ）は、ダイヤモンド粒子１５の平均粒子径よりも小さくなることが好ましい。基材１３としては、金属、セラミックス又はプラスチックのいずれも使用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば軸受け、ギヤ、ピストン等の機械部品として使用され、摺動性及び耐久性に優れるダイヤモンド被覆摺動部材に関するものである。

ダイヤモンド膜やダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜等の硬質炭素薄膜は、優れた低摩擦性と耐摩耗性を示すことから、摺動面に固体潤滑材として薄膜状に固定させる方法が種々検討されてきた。例えば、化学的蒸着法（ＣＶＤ法）や物理的蒸着法（ＰＶＤ法）によりダイヤモンド薄膜を鋼材表面上に形成する方法や、プラズマＣＶＤ法によりＤＬＣ膜をセラミックス基材表面上に形成する方法が知られている。これらの技術では、硬質炭素薄膜を基材に強く密着させるために、炭化物系化合物を作りやすい鋼材やセラミックスを基材として選ぶ必要があることや、成膜中の加熱時に炭素薄膜が基材から剥離しないようにするために、基材の線膨張率は炭素薄膜に近いことが必要とされる。また、これらの基材選定に関する制限に加えて、ＣＶＤ法やＰＶＤ法によるダイヤモンド膜の作製には低圧プロセスが必要であるために大型の成膜装置が必須となる上に、成膜処理を施す基材のサイズに自由度がないという問題があった。

近年、これらの成膜技術とは別に、高速のキャリアガスを使用して基材に衝突させる成膜技術が開発され、産業への応用が検討されてきた。例えば、固体潤滑剤となる数μｍの二硫化モリブデン微粒子を５０μｍの錫等の軟質金属に担持させて高圧空気をキャリアガスとして基材に吹き付けるショットピーニング装置を用いた処理によって、摺動面に潤滑処理を施す方法が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

また、ポリエチレンテレフタレートの基材上に酸化アルミニウム微粒子を付着させて下地層を形成し、基材が軟化する温度で表面を押圧して微粒子を基材に食い込ませた後、この下地層の上に微粒子ビーム堆積法により５１．５μｍ厚の酸化アルミニウム膜を形成させる方法が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。前者の方法では基材となる金属部材表面に容易に固着できるように軟質金属を使用し、後者の方法では下地層を形成し、基材と膜との間の密着性が改善されている。しかし、二硫化モリブデン微粒子や酸化アルミニウム粒子を被覆層の表面に均一に露出させることが難しく、表面の摺動性が不十分であると共に、耐久性にも欠けるという問題があった。

さらに、金属アルミニウムの基材上に０．５μｍ程度の酸化アルミニウム微粒子を噴射して堆積厚さ５０μｍという緻密質のセラミック構造物を形成させるエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）やパウダージェットデポジション法（ＰＪＤ法）が開示されている（例えば、特許文献３を参照）。
特開２０００−２８２２５９号公報（第２頁〜第４頁） 特開２００３−３４００３号公報（第２頁、第７頁及び第８頁） 特許第３３４８１５４号公報（第１頁及び第１１頁）

しかしながら、この特許文献３に記載の方法では基材表面に固着された粒子上へさらに別の粒子を堆積させるため、摺動部材として使用する場合には堆積された粒子同士の結合が不十分であり、堆積層の欠落が生じ易いという欠点があった。このため、摺動部材表面の摺動性が低くなり、しかも耐久性が劣るという問題があった。

そこで本発明の目的とするところは、高い摺動性と、優れた耐久性を発揮することができるダイヤモンド被覆摺動部材を提供することにある。

前記の目的を達成するために、第１の発明のダイヤモンド被覆摺動部材は、基材表面の少なくとも一部にダイヤモンド粒子層が被覆された摺動部材であって、前記ダイヤモンド粒子層がダイヤモンド粒子を基材に衝突させ固着させて形成されたものであり、かつダイヤモンド粒子層の平均厚さが０．０５〜１５μｍであることを特徴とするものである。

第２の発明のダイヤモンド被覆摺動部材は、第１の発明において、前記ダイヤモンド粒子の平均粒子径が０．０５〜１５μｍであることを特徴とするものである。
第３の発明のダイヤモンド被覆摺動部材は、第１又は第２の発明において、前記基材についてＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定されている算術平均粗さ（Ｒａ）がダイヤモンド粒子の平均粒子径よりも小さくなるように設定されていることを特徴とするものである。

第４の発明のダイヤモンド被覆摺動部材は、第１から第３のいずれかに係る発明において、前記基材が金属、セラミックス又はプラスチックであることを特徴とするものである。

本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
第１の発明によれば、ダイヤモンド粒子層が非常に硬いダイヤモンド粒子を基材に衝突させ固着させて形成され、基材に対するダイヤモンド粒子の貫入性が高いために、ダイヤモンドが有する性質を十分に発現できると共に、基材に対するダイヤモンド粒子層の密着性が高められる。その結果、ダイヤモンド被覆摺動部材は、高い摺動性と、優れた耐久性を発揮することができる。

第２の発明によれば、ダイヤモンド粒子の平均粒子径が０．０５〜１５μｍという微小なものに設定されることから、第１の発明の効果に加えて、基材表面に凹凸の小さいダイヤモンド粒子層を作製することができ、低摩擦性を発現でき、摺動性を向上させることができる。

第３の発明によれば、基材についてＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定されている算術平均粗さ（Ｒａ）がダイヤモンド粒子の平均粒子径よりも小さくなるように設定されている。このため、ダイヤモンド粒子が基材表面より均一に露出し、第１又は第２の発明の効果を有効に発揮させることができる。

第４の発明によれば、基材が金属、セラミックス又はプラスチックであることから、基材について制限を受けることなく、第１から第３のいずれかに係る発明の効果を発揮させることができる。

以下、本発明の最良と思われる実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
本実施形態のダイヤモンド被覆摺動部材は、基材表面の少なくとも一部にダイヤモンド粒子層が被覆されたものである。該ダイヤモンド粒子層は、噴射ノズルから噴出させた非常に硬いダイヤモンド粒子を基材に衝突させ固着させて形成され、かつそのダイヤモンド粒子層の平均厚さが０．０５〜１５μｍに形成される。

まず、ダイヤモンド粒子層を形成する装置、すなわちダイヤモンド粒子を噴射ノズルから噴出させ、基材に衝突させる装置を図面に基づいて説明する。
図１はダイヤモンド粒子を基材上に噴射する状態を示す斜視図、図２は噴射装置の全体を示す概略斜視図、図３は噴射装置の作用を示す概略斜視図である。図１に示すように、噴射装置１１の噴射ノズル１２から基材１３表面に窒素ガス等の搬送ガスに含まれるダイヤモンド粒子１５を噴射することにより、すなわちショットコーティング法（ショットブラスト法）により基材１３表面にダイヤモンド粒子層１４が形成される。

噴射装置１１を構成する円筒状の噴射ノズル１２と基材（基板）１３表面とのなす噴射角度θは、噴射ノズル１２の軸線と基材１３上に形成されるダイヤモンド粒子層１４の延びる方向とのなす角度で定義される。この噴射角度θは０〜９０°の間で可変であり、好ましくは１０〜９０°である。基材１３の種類にも依存するが、噴射角度θが１０°よりも小さい場合には基材１３表面で反射されるダイヤモンド粒子１５が多くなり、基材１３へのダイヤモンド粒子１５の埋め込みが難しくなる。しかし、これは普遍的な傾向ではなく、基材１３の種類に応じて噴射圧力及び噴射角度θを変化させることで、密着性の高いダイヤモンド粒子層１４を作製することが可能である。なお、噴射角度θが９０°を越える場合にも同様に、９０〜１７０°であることが好ましい。

図２及び図３に示す噴射装置１１において、前後に移動可能な基台１６上には上下動可能な支柱１７が支持され、該支柱１７の側面には左右に移動可能な支持梁１８が取付けられている。支持梁１８の先端部前面には保持板１９が取付けられ、その前面にはダイヤモンド粒子１５が収容されたタンク２０が固定されている。該タンク２０の下方位置には、ダイヤモンド粒子１５のチャージ部２１が設けられ、中央下部にチャージ孔２２が穿設されたチャージパイプ２３が配設されている。チャージパイプ２３の一端（図２及び図３の右端）は第１供給パイプ２４に接続され、図示しない窒素ボンベから第１バルブ２５を介して搬送ガスとしての窒素（Ｎ_２）ガスが供給されるようになっている。チャージ部２１の側方には混合室２６が設けられ、タンク２０内から下降したダイヤモンド粒子１５がチャージ孔２２からチャージパイプ２３内に吸い込まれ、窒素ガスと共に混合室２６に供給される。

混合室２６の側部には第２供給パイプ２７が接続され、加速ガスとしての窒素ガスが図示しない窒素ボンベから第２バルブ２８を介して供給されるようになっている。また、混合室２６の前部にはダイヤモンド粒子１５を噴射するための噴射ノズル１２が突出形成されている。そして、混合室２６内のダイヤモンド粒子１５は第２供給パイプ２７から供給される窒素ガスによって加速された状態で噴射ノズル１２から噴出されるようになっている。前記第１バルブ２５及び第２バルブ２８をコンピュータで制御することにより、噴射ノズル１２から所定条件のダイヤモンド粒子１５を噴射する仕組みになっている。

加速ガスの圧力は０．１〜１ＭＰａが好ましく、０．２〜０．５ＭＰａがより好ましい。この加速ガスの圧力が０．１ＭＰａ未満の場合には、窒素ガスの圧力が低くなり過ぎ、噴射圧力が低下して基材１３表面へダイヤモンド粒子１５を十分に埋め込むことができなくなる。その一方、加速ガスの圧力が１ＭＰａを越える場合には、加速ガスの圧力が高くなり過ぎ、噴射圧力が過大になってダイヤモンド粒子１５が基材１３表面で反射、飛散し、効率が低下する。

また、ダイヤモンド粒子１５の逆流を防ぐために、搬送ガスの圧力は加速ガスの圧力よりも大きい必要がある。従って、搬送ガスの圧力は０．２〜１．２ＭＰａが好ましく、０．３〜０．７ＭＰａがより好ましい。搬送ガスの圧力が０．２ＭＰａ未満の場合には、搬送ガスの圧力が低く、噴射圧力が低下して基材１３表面へダイヤモンド粒子１５を十分に供給することができなくなる。その一方、搬送ガスの圧力が１．２ＭＰａを越える場合には、搬送ガスの圧力が高くなり過ぎ、基材１３表面においてダイヤモンド粒子層１４の厚さを調整することが難しくなる。なお、搬送ガス及び加速ガスの種類は特に制限されないが、一般には窒素等の不活性ガス又は空気が用いられる。

ダイヤモンド粒子１５を基材１３表面に噴射する場合には、図１に示すように、噴射角度θ及び噴射ノズル１２の先端部と基材１３との距離ｄを一定に保ちながら、一定速度で噴射ノズル１２を１回又は複数回基材１３に沿って走査し、基材１３表面にダイヤモンド粒子１５を埋め込ませる。噴射角度θは任意に変更することが可能である。また、走査回数を重ねることでダイヤモンド粒子層１４を基材１３表面の所望する部分全体に渡って均一に被覆することができる。

基材１３の材質は限定されず、鋼材、アルミニウム合金、黄銅などの金属、シリコン等の半導体、アルミナ等のセラミックス、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック等が使用できる。これらの材質はいずれもダイヤモンドより硬度が低いため、衝突によって基材１３内部にダイヤモンド粒子１５を埋め込ませることが可能である。しかし、半導体やセラミックスなどの脆性材料では、ダイヤモンド粒子１５との衝突で割れを生じ、基材１３の表面粗度の増大及び摩擦抵抗の増大に繋がり、またプラスチックではその弾性のために、ダイヤモンド粒子１５が表面で跳ね返され、埋め込みが困難な場合がある。

従って、一般には金属が基材１３として最も好適であるが、セラミックスやプラスチックでも噴射ノズル１２からの噴射速度及び噴射角度θを調整することで埋め込みを効果的に行うことができる。これらの材質は金属の使用が制限される場合や軽量の摺動部材を必要とする場合に有効であり、工業用部材としての価値は高い。

基材１３表面にダイヤモンド粒子１５が被覆される部分は予め適当な研摩処理によって平面仕上げを施したり、各種溶剤による洗浄や超音波洗浄を施したりした後にダイヤモンド粒子１５を被覆することが好ましい。そして、基材１３についてＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定されている算術平均粗さ（Ｒａ）は、ダイヤモンド粒子１５の平均粒子径よりも小さくなるように設定されることが好ましい。具体的には、算術平均粗さ（Ｒａ）は、好ましくは５〜５０ｎｍ、より好ましくは１０〜２５ｎｍである。Ｒａをこのような範囲に設定することにより、ダイヤモンド粒子１５が基材１３表面より均一に露出し、ダイヤモンド粒子層１４表面の摺動性と耐久性を良好に発揮させることができる。このＲａが５ｎｍ未満の場合には、研摩に時間を要し、製造効率が低下する。一方、Ｒａが５０ｎｍを越える場合には、基材１３表面からのダイヤモンド粒子１５の露出がばらつき、摺動性が悪くなる傾向を示す。

前記ダイヤモンド粒子１５は、天然に産出されるもの又は人工的に合成されるもののどちらでもよい。人工的に合成されるものとしては、爆薬又は火薬の化学反応エネルギー等を利用して発生させた動的な高圧力場を利用して合成したダイヤモンド粒子１５や、高圧プレス等による静的な高圧力場を利用して合成したダイヤモンド粒子１５が挙げられる。これらは単結晶体又は多結晶体によらず使用することが可能である。これらの中では粒子形状の観点から、衝撃合成ダイヤモンドや爆轟合成ダイヤモンド（クラスターダイヤモンド）が好ましい。衝撃合成ダイヤモンドやクラスターダイヤモンドは一次粒子の形状が球形であり、アスペクト比の小さい凝集体を形成するため、より平滑で引っ掛りの少ない被膜が形成され、その表面に接触する相手部材との摩擦抵抗を小さくすることができる。

ダイヤモンド粒子１５は単分散体でも凝集体でも差し支えないが、平均粒子径は０．０５〜１５μｍ、好ましくは０．１〜１０μｍである。ダイヤモンド粒子１５の平均粒子径が０．０５μｍ未満の場合には、基材１３の表面粗さがダイヤモンド粒子１５の大きさに対して無視できなくなり、基材１３とその基材１３表面に摺動する相手部材が直接接触するようになる。その一方、ダイヤモンド粒子１５の平均粒子径が１５μｍを越える場合にはダイヤモンド粒子層１４の表面粗さが大きくなり、摩擦抵抗が大きくなる傾向にある。

基材１３表面上に固着層として形成された前記ダイヤモンド粒子層１４の平均厚さは０．０５〜１５μｍ、好ましくは０．１〜１０μｍ、より好ましくは０．１〜７μｍである。ダイヤモンド粒子層１４の平均厚さが０．０５μｍ未満の場合には、ダイヤモンド粒子層１４の耐久性が不足し、またダイヤモンド粒子１５が付着されていない基材１３の領域の影響が顕著になる。一方、ダイヤモンド粒子層１４の平均厚さが１５μｍを越える場合には、実質的にダイヤモンド粒子１５の堆積層が生じるため、摩擦力が加えられた際に堆積層の剥離が顕著になる。

上記のようにして得られるダイヤモンド被覆摺動部材は、高い摺動性と優れた耐久性を有するので、種々の摺動部材、例えば軸受け、ギヤ、ピストン等の機械部品関連産業、記憶媒体読取り装置等のコンピューター関連産業、人工関節等の医療関連産業などへの適用が可能であり、産業上利用できる領域は非常に広範である。

さて、本実施形態の作用について説明すると、ダイヤモンド被覆摺動部材を得る場合には、金属などの基材１３表面に噴射ノズル１２からダイヤモンド粒子１５を吹き付けて衝突させ、ダイヤモンド粒子１５を基材１３表面に埋め込ませ固着させてダイヤモンド粒子層１４を形成することにより得られる。金属などの基材１３は最も硬いダイヤモンドに比べて軟らかいことから、基材１３に対するダイヤモンド粒子１５の貫入性が高く、十分に固着される。また、ダイヤモンド粒子層１４の平均厚さが０．０５〜１５μｍ、すなわちダイヤモンド粒子層１４の平均厚さはダイヤモンド粒子１個分程度であり、実質的に堆積層を持たない。従って、ダイヤモンド被覆摺動部材の表面に摩擦力が加えられた際に、ダイヤモンド粒子層１４では堆積層に見られる剥離が生じ難いため、繰り返しの摩擦力に対して十分に耐え得ることができる。

以上の実施形態によって発揮される効果について、以下にまとめて記載する。
・ 本実施形態のダイヤモンド被覆摺動部材では、ダイヤモンド粒子層１４が噴射ノズル１２から噴出させたダイヤモンド粒子１５を基材１３に衝突させ固着させて形成されるため、ダイヤモンドが有する性質を十分に発現できると共に、基材１３に対するダイヤモンド粒子層１４の密着性が高められる。その結果、ダイヤモンド被覆摺動部材は、高い摺動性と、優れた耐久性を発揮することができる。しかも、ダイヤモンド粒子層１４が非常に薄いことから、ダイヤモンド粒子１５の使用量を抑制することができると共に、経済性にも優れている。

・ ダイヤモンド粒子１５の平均粒子径が０．０５〜１５μｍという微小なものに設定されることにより、基材１３表面に凹凸の小さいダイヤモンド粒子層１４を作製することができ、低摩擦性を発現でき、摺動性を向上させることができる。

・ 基材１３についてＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定されている算術平均粗さ（Ｒａ）がダイヤモンド粒子１５の平均粒子径よりも小さくなるように設定することにより、ダイヤモンド粒子１５が基材１３表面より均一に露出し、上記の効果を有効に発揮させることができる。

・ 基材１３が金属、セラミックス又はプラスチックであることにより、基材１３について制限を受けることなく、前記の効果を発揮させることができる。

以下に、製造例、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
青銅を基材１３としてダイヤモンド粒子１５の噴射加工を行った。使用したダイヤモンド粒子１５は衝撃合成法で合成した多結晶ダイヤモンドで、平均粒子径１．５μｍ、粒子径範囲０．２５〜１５μｍのものであった。ダイヤモンド粒子１５の粒度分布を図４に示す。図４に示すように、ダイヤモンド粒子１５は、粒子径が０．５〜０．６μｍ及び６〜７μｍの２つのピークをもつ分布を有している。基材１３表面は予め、粒径１μｍのダイヤモンドスラリーを用いて表面粗さ、すなわち算術平均粗さ（Ｒａ）１０ｎｍまでバフ研摩を施し、代替フロン及びヘキサンを使用して超音波洗浄を行い、真空乾燥した後に噴射加工に使用した。

この場合、ダイヤモンド粒子１５の噴射角度９０°、供給ガス圧０．３ＭＰａ、加速ガス圧０．２ＭＰａ、ノズル走査速度１０ｍｍ／ｓ、噴射ノズル１２の先端部と基材１３との距離ｄが１ｍｍ、噴射ノズル走査回数１回及び４回の条件で噴射加工を行い、基材１３上にダイヤモンド粒子層１４を形成した。ダイヤモンド粒子層１４の厚さを三次元表面粗さ測定機（（株）東京精密製、サーフコム１４００Ａ）で測定したところ、走査回数１回では０．７μｍ、走査回数４回では３．９μｍであった。

噴射加工によって作製したダイヤモンド被覆摺動部材の摩擦試験を、往復型摩擦試験装置（新東科学（株）製、ＨＥＩＤＯＮ−２２）を使用して行った。すなわち、ダイヤモンド被覆摺動部材は試料ステージに固定されており、相手部材のアルミナ製ボールを上部アームに固定して上方から接触させ、垂直荷重０．１９６Ｎを加えながら滑り速度０．０１ｍ／ｓで試料ステージを繰り返し往復運動させた。摩擦力は上部アームに取り付けられたひずみゲージによって検出し、計測された摩擦力を試験時に印加した垂直荷重で除して摩擦係数を算出した。繰り返し摩擦回数２０００回までの試験結果を図５に示す。その図５に示すように、噴射加工なしの場合（図５中の×印）では摩擦係数は約０．４であるのに対し、ダイヤモンド噴射加工を施した場合（図５中、走査回数４回の場合が○印、走査回数１回の場合が△印）では０．１２となり、摺動性の向上が確認された。なお、走査回数１回と４回では摺動性に明確な差異は認められなかった。また、垂直荷重を１．９６Ｎにまで増加しても、同様の摺動性であった。
（実施例２）
アルミナを基材１３としてダイヤモンド粒子１５の噴射加工を行った。使用したダイヤモンド粒子１５は実施例１と同じものであり、基材１３表面は予めバフ研摩によって基材１３の表面粗さ、すなわち算術平均粗さ（Ｒａ）を１９ｎｍとした。また、ダイヤモンド粒子１５の噴射角度３０°、供給ガス圧０．３ＭＰａ、加速ガス圧０．２ＭＰａ、噴射ノズル走査速度１０ｍｍ／ｓ、噴射ノズル１２の先端部と基材１３との距離ｄが１ｍｍ、噴射ノズル走査回数４回の条件で噴射加工を行い、基材１３上にダイヤモンド粒子層１４を形成した。形成されたダイヤモンド粒子層１４の厚さを三次元表面粗さ測定機で測定したところ、１．３μｍであった。実施例１と同様に繰り返し回数２０００回の摩擦試験を実施したところ、噴射加工なしの場合には摩擦係数が０．２０であったが、噴射加工を行った場合には０．１０となり、摺動性の向上が確認された。なお、垂直荷重を１．９６Ｎにまで増加しても、同様の摺動性であった。
（実施例３）
ポリアミド６６（ナイロン６６）を基材１３として、ダイヤモンド粒子１５の噴射加工を行った。使用したダイヤモンド粒子１５は実施例１と同じものであった。なお、基材１３表面は研摩加工を施さずに使用し、表面粗さすなわち算術平均粗さ（Ｒａ）は２４ｎｍであった。噴射角度３０°、供給ガス圧０．３ＭＰａ、加速ガス圧０．２ＭＰａ、噴射ノズル走査速度１０ｍｍ／ｓ、噴射ノズル１２の先端部と基材１３との距離ｄが１ｍｍ、噴射ノズル走査回数４回の条件で噴射加工を行い、基材１３上にダイヤモンド粒子層１４を形成した。形成されたダイヤモンド粒子層１４の厚さを三次元表面粗さ測定機で測定したところ、０．１μｍであった。実施例１と同様に繰り返し回数２０００回の摩擦試験を実施したところ、噴射加工なしの場合には摩擦係数が０．１７であったが、噴射加工を行った場合には０．１２となり、摺動性の向上が確認された。なお、垂直荷重を１．９６Ｎにまで増加しても、同様の摺動性であった。
（実施例４）
ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を基材１３としてダイヤモンド粒子１５の噴射加工を行った。使用したダイヤモンド粒子１５は衝撃合成法で合成した多結晶ダイヤモンドで、平均粒子径０．５μｍ、粒径範囲０．３〜１μｍのものであった。ダイヤモンド粒子１５の粒度分布を図６に示す。図６に示すように、ダイヤモンド粒子１５は、粒子径範囲が０．３〜０．９５μｍで、粒子径０．５〜０．６μｍにピークをもつ分布を有している。基材１３表面は予めバフ研摩を施し、算術平均粗さ（Ｒａ）１０ｎｍとした。

そして、噴射角度１０°、供給ガス圧０．６ＭＰａ、加速ガス圧０．２ＭＰａ、噴射ノズル走査速度１０ｍｍ／ｓ、噴射ノズル１２の先端部と基材１３との距離ｄが２ｍｍ、噴射ノズル走査回数４回の条件で噴射加工を行い、基材１３上にダイヤモンド粒子層１４を形成した。形成されたダイヤモンド粒子層１４の厚さを三次元表面粗さ測定機で測定したところ、０．２５μｍであった。作製した摺動部材について、実施例１と同様の条件で繰り返し回数１０００回の摩擦試験を実施したところ、噴射加工なしの場合には摩擦係数が０．７であったが、噴射加工を行った場合には０．２となり、摺動性の向上が確認された。
（実施例５）
青銅を基材１３とし、噴射角度を６０°とした他は実施例１と同じ条件、同じダイヤモンド粒子１５を使用して噴射加工を行い、基材１３上にダイヤモンド粒子層１４を形成した。形成されたダイヤモンド粒子層１４の厚さを三次元表面粗さ測定機で測定したところ、走査回数１回では０．３５μｍ、走査回数４回では５．５μｍであった。実施例１と同様に繰り返し回数２０００回の摩擦試験を実施したところ、走査回数１回では摩擦係数が０．１２、走査回数４回では０．１６となり、ともに噴射加工なし（摩擦係数は０．４）よりも摺動性の向上が確認されたが、ダイヤモンド粒子層１４の厚い走査回数４回の方が高い摩擦係数を示しており、走査回数による差異が認められた。
（比較例１）
青銅を基材１３としてダイヤモンド粒子１５の噴射加工を行った。使用したダイヤモンド粒子１５は実施例４と同様のものであった。基材１３表面は実施例１と同様の処理で算術平均粗さ（Ｒａ）を１０ｎｍとした。噴射角度３０°、供給ガス圧０．３ＭＰａ、加速ガス圧０．２ＭＰａ、噴射ノズル走査速度１０ｍｍ／ｓ、噴射ノズル１２の先端部と基材１３との距離ｄが１ｍｍ、噴射ノズル走査回数４回の条件で噴射加工を行い、基材１３上にダイヤモンド粒子層１４を形成した。形成されたダイヤモンド粒子層１４の厚さを三次元表面粗さ測定機で測定したところ、０．０２５μｍであった。実施例１と同様に繰り返し回数２０００回の摩擦試験を実施したところ、噴射加工なしの場合には摩擦係数が０．４０であったが、噴射加工を行ったものは０．３６となり、際立った摺動性の向上は見られなかった。
（実施例６）
実施例１〜３と同様の方法で作製した３種の基材１３（青銅、アルミナ及びポリアミド６６）について、２０００回以上の繰り返し摩擦試験を実施し、ダイヤモンド粒子層１４の耐久試験を行った。相手部材はアルミナ製ボールで、垂直荷重０．１９６Ｎ、すべり速度０．０１ｍ／ｓであった。試験結果を図７に示す。図７に示すように、基材１３がポリアミド６６の場合には５万５千回、青銅の場合には１０万回、及びアルミナの場合には約２８万回の繰り返し摩擦で摩擦係数が０．２以下となり、作製したダイヤモンド粒子層１４の耐久性を確認することができた。つまり、基材１３に対するダイヤモンド粒子層１４の密着性が良いため、耐久性の向上を図ることができた。本実施例の結果から、基材１３が金属、セラミックス、プラスチックのいずれにおいても、耐久性の高いダイヤモンド粒子層１４を作製可能なことが確認された。

なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ ダイヤモンド粒子層１４を形成する場合、基材１３表面が曲面、凹凸面などのときに噴射ノズル１２を、その先端部と基材１３との距離ｄを一定にするように移動させて実施することもできる。

・ 噴射ノズル１２の形状を、四角筒状、楕円筒状、円錐筒状などに形成することもできる。
・ ダイヤモンド粒子層１４を形成する場合、複数の噴射ノズル１２を用いてダイヤモンド粒子１５を基材１３に噴射することも可能である。

・ ダイヤモンド粒子１５には、黒鉛、窒化ホウ素、炭化ケイ素等を配合して使用することも可能である。
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。

・ 前記ダイヤモンド粒子層は、ダイヤモンド粒子を不活性ガス又は空気によって搬送し、噴射ノズルから基材に噴射させて形成されたものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のダイヤモンド被覆摺動部材。このように構成した場合、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果に加え、ダイヤモンド粒子層を効率良く形成することができる。

・ 請求項１に記載のダイヤモンド被覆摺動部材の製造方法であって、基材表面の少なくとも一部に、噴射ノズルから噴出させたダイヤモンド粒子を衝突させ固着させてダイヤモンド粒子層を形成することを特徴とするダイヤモンド被覆摺動部材の製造方法。この製造方法によれば、請求項１に係る発明の効果を有するダイヤモンド被覆摺動部材を簡易な操作により製造することができる。

実施形態において、ダイヤモンド粒子を基材上に噴射するときの基材と噴射装置のノズルとの関係を示す斜視図。 ダイヤモンド粒子を噴射する噴射装置の全体を示す概略斜視図。 ダイヤモンド粒子を噴射する噴射装置の作用を示す概略斜視図。 実施例１におけるダイヤモンド粒子の粒子径（μｍ）と粒子量（％）との関係を示すグラフ。 実施例１における繰返し数と摩擦係数との関係を示すグラフ。 実施例４におけるダイヤモンド粒子の粒子径（μｍ）と粒子量（％）との関係を示すグラフ。 実施例６における繰返し数と摩擦係数との関係を示すグラフ。

符号の説明

１３…基材、１４…ダイヤモンド粒子層、１５…ダイヤモンド粒子。

Claims (4)

1. 基材表面の少なくとも一部にダイヤモンド粒子層が被覆された摺動部材であって、前記ダイヤモンド粒子層がダイヤモンド粒子を基材に衝突させ固着させて形成されたものであり、かつダイヤモンド粒子層の平均厚さが０．０５〜１５μｍであることを特徴とするダイヤモンド被覆摺動部材。
2. 前記ダイヤモンド粒子の平均粒子径が０．０５〜１５μｍであることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド被覆摺動部材。
3. 前記基材についてＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定されている算術平均粗さ（Ｒａ）がダイヤモンド粒子の平均粒子径よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダイヤモンド被覆摺動部材。
4. 前記基材が金属、セラミックス又はプラスチックであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のダイヤモンド被覆摺動部材。

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