JP2008095837A - 摺動構造体及び皮膜形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに接触する摺動面を有する少なくとも一対の摺動部材を備える摺動構造体において、上記摺動面で生じる繰り返し衝撃及び微小すべりを伴う摩擦に対する耐摩耗性及び寿命の向上を図る。
【解決手段】互いに接触する摺動面を有する少なくとも一対の摺動部材を備える摺動構造体であって、一方の摺動部材の摺動面にＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）系皮膜を形成し、他方の摺動部材の摺動面に二硫化モリブデン系皮膜を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、摺動構造体及び皮膜形成方法に関する。

従来、振動により互いに接する部材同士に発生する摩耗を抑制するコーティング技術として、二硫化モリブデン、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロチレン樹脂）、グラファイト等の固体潤滑剤や、金、銀等の軟質金属メッキ、またはＴｉＮ、ＣｒＮ、ＷＣ（タングステンカーバイド）、ＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）等の硬質コーティングなどが用いられている。

例えば、下記特許文献１では、軸受ハウジングに傾斜自由に支持されたティルティングパッドの内周面と高速回転する回転軸の外周面との間に気体の動圧を発生させて回転軸を支承させるようにした動圧気体軸受において、上記ティルティングパッドと回転軸との接触による摩耗や焼損の発生を抑制することを目的とし、上記ティルティングパッドの内周面及びこれに対向する回転軸の外周面にそれぞれセラミックコーティングを施し、この各セラミックコーティング面上にそれぞれ固体潤滑膜を形成する技術が開示されている。

また、例えば、下記特許文献２では、内燃機関等において、潤滑油の存在下で極めて優れた耐摩耗性、低摩擦特性を示す硬質炭素被膜摺動部材を提供することを目的とし、鋼材又はアルミニウム材から成る基材において、相手材と潤滑油を介して摺動する部位に、ゴム若しくは樹脂、又はこれに固体潤滑剤などの添加粒子を加えた弾性層を中間層とし、さらに当該中間層の表面に、ＤＬＣのような硬質炭素被膜を形成する技術が開示されている。
特開平７−３１７７５２号公報 特開２００４−３４７０５３号公報

上記のような固体潤滑剤や、軟質金属メッキ、硬質コーティングなどを用いる方法は、いずれも寿命が存在し、より耐久性に優れるコーティング技術が要求されている。また、振動に起因する摩擦は、無潤滑油の環境下において繰り返し衝撃と微小すべりを伴う複合的な摩擦形態であることが多く、上述したコーティング技術では摺動面において割れや剥離が生じやすく寿命が短いという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、互いに接触する摺動面を有す
る少なくとも一対の摺動部材を備える摺動構造体において、上記摺動面で生じる繰り返し衝撃及び微小すべりを伴う摩擦に対する耐摩耗性及び寿命の向上を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、摺動構造体に係る第１の解決手段として、互いに接触する摺動面を有する少なくとも一対の摺動部材を備える摺動構造体であって、一方の摺動部材の摺動面にＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）系皮膜を形成し、他方の摺動部材の摺動面に二硫化モリブデン系皮膜を形成したことを特徴とする。

また、本発明では、摺動構造体に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記ＤＬＣ系皮膜と前記一方の摺動部材の母材との間に密着性を高める中間層を形成し、前記二硫化モリブデン系皮膜と前記他方の摺動部材の母材との間に密着性を高める中間層を形成することを特徴とする。

また、本発明では、摺動構造体に係る第３の解決手段として、上記第１または２の解決手段において、前記ＤＬＣ系皮膜は、Ｃｒ（クロム）を含有したＤＬＣ皮膜であり、前記二硫化モリブデン系皮膜は、二硫化モリブデンを含む焼成膜であることを特徴とする。

また、本発明では、摺動構造体に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記一方の摺動部材は、前記Ｃｒを含有したＤＬＣ皮膜と母材との間に、中間層としてＣｒまたはＣｒＮ層及びＣｒまたはＣｒＮ傾斜層を有することを特徴とする。

また、本発明では、摺動構造体に係る第５の解決手段として、上記第３または第４の解決手段において、前記他方の摺動部材は、母材が鉄系合金である場合、前記二硫化モリブデンを含む焼成膜と当該母材との間に、中間層としてＮｉ−Ａｌ（ニッケル−アルミ）溶射層及びＣｕ−Ｎｉ−Ｉｎ（銅−ニッケル−インジウム）溶射層を有することを特徴とする。

また、本発明では、摺動構造体に係る第６の解決手段として、上記第３または第４の解決手段において、前記他方の摺動部材は、母材がチタン合金である場合、前記二硫化モリブデンを含む焼成膜と当該母材との間に、中間層としてＮｉ−Ｔｌ−Ｂ（ニッケル−タリウム−ボロン）メッキ層を有することを特徴とする。

さらに、本発明では、皮膜形成方法に係る解決手段として、互いに接触する摺動面を
有する少なくとも一対の摺動部材を備える摺動構造体において、前記摺動面に対して用いられる皮膜形成方法であって、一方の摺動部材の摺動面にＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）系皮膜を形成し、他方の摺動部材の摺動面に二硫化モリブデン系皮膜を形成することを特徴とする。

本発明によれば、互いに接触する摺動面を有する少なくとも一対の摺動部材を備える摺動構造体において、一方の摺動部材の摺動面にＤＬＣ系皮膜を形成し、他方の摺動部材の摺動面に二硫化モリブデン系皮膜を形成するというコーティングの組み合わせを適用することにより、上記摺動面で生じる繰り返し衝撃及び微小すべりを伴う摩擦に対する耐摩耗性及び寿命の向上を図ることが可能である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１（ａ）は、本発
明の実施形態に係る摺動構造体ＳＴの構成概略図である。本実施形態では、摺動構造体ＳＴとして、ガスタービンエンジンのタービンを例示して説明する。すなわち、本摺動構造体ＳＴは、互いに接触する摺動面３０を有する少なくとも一対の摺動部材（タービンブレード１０及びタービンディスク２０）から構成されている。

タービンブレード１０において翼の下部にはタブテイル１０ａが設けられており、このタブテイル１０ａが、タービンディスク２０に設けられたダブテイルスロット２０ａに圧入されることにより、タービンブレード１０はタービンディスク２０に取り付けられている。上記タブテイル１０ａとダブテイルスロット２０ａとの間隙には、タブテイル１０ａの熱膨張を考慮してある程度の寸法マージンが確保されている。このような状態でタービンが回転すると、タブテイル１０ａとダブテイルスロット２０ａは摺動面３０において互いに接触し、繰り返し衝撃及び微小すべりを伴う摩擦が摺動面３０に生じることになる。

本実施形態では、一方の摺動部材の摺動面、つまりタービンブレード１０におけるタブテイル１０ａの摺動面３０にＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）系皮膜を形成し、他方の摺動部材の摺動面、つまりタービンディスク２０におけるダブテイルスロット２０ａの摺動面３０に二硫化モリブデン系皮膜を形成する。

以下、上記ＤＬＣ系皮膜及び二硫化モリブデン系皮膜の具体例について説明する。図１（ｂ）は、タービンブレード１０におけるタブテイル１０ａの摺動面３０に形成されたＤＬＣ系皮膜の層構造例を示すものである。この図１（ｂ）に示すように、母材Ｌ_１０（つまりタブテイル１０ａ）の表面に、Ｃｒ（クロム）層Ｌ_１１が形成され、当該Ｃｒ層Ｌ_１１上にＣｒ傾斜層Ｌ_１２が形成されている。このＣｒ傾斜層Ｌ_１２上にＤＬＣ系皮膜として、Ｃｒを含有したＤＬＣ層Ｌ_１３が形成されている。これらＣｒ層Ｌ_１１及びＣｒ傾斜層Ｌ_１２は、Ｃｒ含有ＤＬＣ層Ｌ_１３と母材Ｌ_１０との密着性を向上するための中間層である。なお、Ｃｒ層Ｌ_１１、Ｃｒ傾斜層Ｌ_１２及びＣｒ含有ＤＬＣ層Ｌ_１３の厚さの合計値は、約３μｍ程度とすることが好ましい。

図１（ｃ）は、タービンディスク２０におけるダブテイルスロット２０ａの摺動面３０に形成された二硫化モリブデン系皮膜の層構造例を示すものである。この図１（ｃ）に示すように、母材Ｌ_２０（つまりタブテイルスロット２０ａ）の表面に、Ｎｉ−Ａｌ（ニッケル−アルミ）溶射層Ｌ_２１が形成され、当該Ｎｉ−Ａｌ溶射層Ｌ_２１上にＣｕ−Ｎｉ−Ｉｎ（銅−ニッケル−インジウム）溶射層Ｌ_２２が形成されている。このＣｕ−Ｎｉ−Ｉｎ溶射層Ｌ_２２上に二硫化モリブデン系皮膜として、二硫化モリブデン焼成膜Ｌ_２３が形成されている。これらＮｉ−Ａｌ溶射層Ｌ_２１及びＣｕ−Ｎｉ−Ｉｎ溶射層Ｌ_２２は、二硫化モリブデン焼成膜Ｌ_２３と母材Ｌ_２０との密着性を向上するための中間層である。このような中間層は、母材Ｌ_２０が鉄系合金（例えばＡ２８６等）の場合に特に優れた密着性能を有する。この中間層の厚さは、０．２〜０．５ｍｍ程度が好ましく、また、二硫化モリブデン焼成膜Ｌ_２３の厚さは、０．００５〜０．０１５ｍｍが好ましい。

以上のような、一方の摺動部材の摺動面（タービンブレード１０におけるタブテイル
１０ａの摺動面３０）にＤＬＣ系皮膜を形成し、他方の摺動部材の摺動面（タービンディスク２０におけるダブテイルスロット２０ａの摺動面３０）に二硫化モリブデン系皮膜を形成するという組み合わせを採用することにより、摺動面３０において生じる繰り返し衝撃及び微小すべりを伴う摩擦に対する耐摩耗性及び寿命を向上することが可能である。

次に、上述した本実施形態における効果の根拠となる、微動摩耗試験（線接触）、微動摩耗試験（面接触）、衝撃摩耗試験の結果について説明する。

〔微動摩耗試験（線接触）〕
まず、線接触での微動摩耗試験の結果について説明する。図２（ａ）は、線接触での微動摩耗試験方法を示す模式図である。図２（ａ）に示すように、円盤形状の固定側試験片４０の上面４０ａに対して、円柱形状の可動側試験片４１の延在方向が平行になるように、当該可動側試験片４１を配置する。可動側試験片４１に対して上方から荷重を加えることにより、可動側試験片４１と固定側試験片４０とを線接触させ、さらに可動側試験片４１をその延在方向に微小変位（微小すべり）させることにより、線接触部分（摺動面）における両試験片の摩耗状態を調査した。なお、固定側試験片４０として鉄系合金であるＡ２８６を使用し、可動側試験片４１としてチタン合金であるＴｉ６２４２を使用した。

また、固定側試験片４０及び可動側試験片４１の表面に施すコーティングまたは表面処理の組み合わせは、図２（ｂ）に示すようにケース「Ａ」〜ケース「Ｓ」の１９通りとし、各組み合わせでの線接触部分における両試験片の摩耗状態を調査した。この図２（ｂ）において、「Ｃｒ含有ＤＬＣ」とは、図１（ｂ）と同様に、母材上に中間層として、Ｃｒ層及びＣｒ傾斜層を形成し、最表層にＣｒを含有したＤＬＣ層を形成したものである。また、「ＭｏＳ_２焼成膜１」とは、図１（ｃ）と同様に、母材（固定側試験片４０）上に中間層としてＮｉ−Ａｌ溶射層及びＣｕ−Ｎｉ−Ｉｎ溶射層を形成し、最表層に二硫化モリブデンを含有した焼成膜を形成したものである。

また、「ＭｏＳ_２焼成膜２」とは、図３（ａ）に示すように、母材(可動側試験片４１）上に中間層としてＮｉ−Ｔｌ−Ｂ（ニッケル−タリウム−ボロン）メッキ層を形成し、最表層に二硫化モリブデン焼成膜を形成したものである。このような中間層は、母材がチタン合金（Ｔｉ６２４２等）の場合に特に優れた密着性能を有する。また、「ＤＬＣ」とは、図３（ｂ）に示すように、母材上にＳｉＣ（シリコンカーバイド）層を形成し、最表層にＤＬＣ層を形成したものである。さらに、「ＷＣ／Ｃ（BLINIT C）」とは、図３（ｃ）に示すように、母材上にＣｒ層を形成し、当該Ｃｒ層上にＷＣ（タングステンカーバイド）層を形成し、さらにＷＣ層上にＷＣ層とＤＬＣ層との多重化層を形成したものである。

図２（ｂ）に示す組み合わせにおいて、ケース「Ｒ」は、固定側試験片４０に「ＭｏＳ_２焼成膜１」のコーティングを施し、可動側試験片４１に「Ｃｒ含有ＤＬＣ」のコーティングを施したものである。また、ケース「Ｓ」は、固定側試験片４０に「ＷＣ／Ｃ（BLINIT C）」のコーティングを施し、可動側試験片４１に「ＭｏＳ_２焼成膜２」のコーティングを施したものである。すなわち、これらケース「Ｒ」及び「Ｓ」が、一方の摺動部材にＤＬＣ系皮膜を形成し、他方の摺動部材に二硫化モリブデン系皮膜を形成したものである。

このような線接触での微動摩耗試験は図２（ｃ）に示す試験条件で行った。すなわち、可動試験片４１に加える荷重（最大接触面圧）は８０Ｎ（１１４．３ＭＰａ）、可動試験片４１の微小変位の周波数は１１６Ｈｚ、微小変位の振幅は０．１ｍｍ、温度は１６０±１０°Ｃである。

図４（ａ）は、線接触での微動摩耗試験の寿命に関する試験結果である。この図４（ａ）に示すように、ケース「Ｃ」、「Ｑ」、「Ｒ」、「Ｓ」の組み合わせが摺動面における寿命が長いことがわかる。ケース「Ｃ」は、固定側試験片４０に「ＭｏＳ_２焼成膜２」のコーティングを施し、可動側試験片４１は無処理（コーティング及び表面処理なし）の組み合わせである。また、ケース「Ｑ」は、固定側試験片４０に「ＷＣ／Ｃ（BLINIT C）」のコーティングを施し、可動側試験片４１は無処理（コーティング及び表面処理なし）の組み合わせである。

図４（ｂ）は、上記のケース「Ｃ」、「Ｑ」、「Ｒ」、「Ｓ」の組み合わせの内、特にケース「Ｃ」及び「Ｒ」について、荷重を１５０Ｎに増加して試験を行った場合の寿命に関する試験結果である。この図４（ｂ）に示すように、ケース「Ｒ」、つまり一方の摺動部材にＤＬＣ系皮膜を形成し、他方の摺動部材に二硫化モリブデン系皮膜を形成した組み合わせが、摺動面において発生する微動摩擦に対して最も寿命が長いことがわかる。

図４（ｃ）は、各組み合わせでの摺動面における摩耗量の測定結果である。この図４（ｃ）に示すように、ケース「Ｒ」及び「Ｓ」の組み合わせが摩耗量が少ないことがわかる。他の組み合わせでは、例えばケース「Ｇ」、「Ｈ」、「Ｉ」、「Ｊ」も、摩耗量が少ないが、これらの組み合わせは図４（ａ）に示すように寿命が短いという欠点がある。また、ケース「Ｑ」の組み合わせも摩耗量は小さいが、図５（ｃ）に示すように、片方の摺動部材（試験片）が無処理の場合、一方の摺動部材にＤＬＣ系皮膜を形成し、他方の摺動部材に二硫化モリブデン系皮膜を形成した組み合わせと比較して寿命が短いことから、高い耐摩耗性と長寿命を両立し得る組み合わせは、ケース「Ｒ」及び「Ｓ」であることがわかる。

〔微動摩耗試験（面接触）〕
次に、面接触での微動摩耗試験の結果について説明する。図５（ａ）は、面接触での微動摩耗試験方法を示す模式図である。図５（ａ）に示すように、面接触での微動摩耗試験では、円盤形状の可動側試験片４２を使用する。この可動側試験片４２の下面４２ａには、所定の接触面積を有する接触部４２ｂが複数設けられており、これら接触部４２ｂが固定側試験片４０の上面４０ａに面接触する状態で両試験片を配置する。そして、可動側試験片４２に対して上方から荷重を加えつつ、可動試験片４２を微小回転させることにより、面接触部分（摺動面）における両試験片の摩耗状態を調査した。なお、固定側試験片４０及び可動側試験片４２の材質は、上記線接触での微動摩耗試験と同様である。

このような面接触での微動摩耗試験は図５（ｂ）に示す試験条件で行った。すなわち、可動試験片４２に加える荷重（最大接触面圧）は４０ＭＰａ、可動試験片４２の微小回転の周波数は２０Ｈｚ、微小回転の振幅は０．１２６ｍｍ、温度は室温（常温）である。

図５（ｃ）は、ケース「Ｂ」、「Ｑ」、「Ｒ」の組み合わせでの摺動面における摩耗の程度を示す摩耗指標の測定結果である。この図５（ｃ）に示すように、ケース「Ｒ」、つまり一方の摺動部材にＤＬＣ系皮膜を形成し、他方の摺動部材に二硫化モリブデン系皮膜を形成した組み合わせが、面接触での微動摩擦に対しても高い耐摩耗性を有することがわかる。一方、線接触での微動摩擦に対しては高い耐摩耗性を有するケース「Ｑ」の組み合わせは、面接触での微動摩擦に対しては耐摩耗性が低いことがわかる。

以上のような線接触及び面接触での微動摩耗試験結果から、ケース「Ｒ」のような、一方の摺動部材にＤＬＣ系皮膜を形成し、他方の摺動部材に二硫化モリブデン系皮膜を形成した組み合わせを採用することによって、どのような接触形態であっても高い耐摩耗性と長寿命を両立可能であることがわかる。

〔衝撃摩耗試験〕
次に、衝撃摩耗試験の結果について説明する。図６（ａ）は、衝撃摩耗試験方法を示す模式図である。図６（ａ）に示すように、同一の中心軸上において、当該中心軸周りに回転するすべり側試験片４３と、当該中心軸に沿って変位するたたき側試験片４４とを配置し、接触面（摺動面）４５において、たたき側試験片４４をすべり側試験片４３に衝突させることによって繰り返し衝撃を与えると共に、すべり側試験片４３を回転させることにより接触面４５においてすべり摩擦を発生させる。すなわち、接触面４５において繰り返し衝撃を伴うすべり摩擦が生じることになる。なお、衝撃摩耗試験は図６（ｂ）に示す試験条件で行った。

また、この衝撃摩耗試験では、ケース「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｉ」、「Ｊ」、「Ｑ」、「Ｒ」の組み合わせについて試験を行った。なお、これらの組み合わせは、すべり側試験片４３を固定側試験片４０、たたき側試験片４４を可動側試験片４１とみなした組み合わせと同じである。

図７（ａ）は、衝撃サイクル数（横軸）と回転トルク（縦軸）との関係に関する測定結果である。コーティング層の潤滑性能が劣化すると回転トルクが増大するため、このような回転トルクの増大点を探索することによりコーティング層の寿命を測定することができる。図７（ａ）に示すように、ケース「Ｂ」の組み合わせは、数千サイクルで回転トルクが増大するので寿命が非常に短いことがわかる。また、ケース「Ｃ」の組み合わせは、平均でおよそ４万サイクルで回転トルクが増大し、ケース「Ｒ」の組み合わせは、８万サイクルを経過しても回転トルクはほぼ横ばいで大きな変動はない。従って、ケース「Ｒ」の組み合わせは、繰り返し衝撃を伴うすべり摩擦に対して寿命が非常に長いことがわかる。

図７（ｂ）は、各ケースの組み合わせで同様に寿命を測定した結果である。この図７（ｂ）に示すように、ケース「Ｊ」、「Ｑ」、「Ｒ」の組み合わせが、繰り返し衝撃を伴う摩擦に対して８万サイクル以上の長い寿命を有することがわかる。図７（ｃ）は、各ケースの組み合わせで摩耗量を測定した結果である。この図７（ｃ）に示すように、ケース「Ｊ」、「Ｑ」、「Ｒ」の組み合わせが摩耗量が小さい、つまり繰り返し衝撃を伴うすべり摩擦に対して高い耐摩耗性を有することがわかる。

ケース「Ｊ」及び「Ｑ」の組み合わせは、確かに繰り返し衝撃を伴うすべり摩擦に対して高い耐摩耗性及び長寿命を有しているが、図４（ａ）に示すように、ケース「Ｊ」の組み合わせは、線接触による微動摩擦に対する寿命が短く、また、図５（ｃ）に示すように、ケース「Ｑ」の組み合わせは、面接触での微動摩擦に対する耐摩耗性が低い。従って、以上のような線接触及び面接触での微動摩耗試験と衝撃摩耗試験の結果から、摺動面において繰り返し衝撃及び微小すべりを伴う摩擦が生じても、優れた耐摩耗性と長寿命を両立可能なコーティングの組み合わせは、ケース「Ｒ」、つまり一方の摺動部材にＤＬＣ系皮膜を形成し、他方の摺動部材に二硫化モリブデン系皮膜を形成した組み合わせであることがわかる。さらに、本願発明者は、３８１°Ｃという高温条件下での衝撃摩耗試験においても、ケース「Ｒ」の組み合わせは優れた耐摩耗性及び長寿命を示すことを確認している。

以上のような試験結果に基づき、本実施形態における摺動構造体ＳＴによれば、一方
の摺動部材の摺動面（タービンブレード１０におけるタブテイル１０ａの摺動面３０）にＤＬＣ系皮膜（Ｃｒ含有ＤＬＣ）を形成し、他方の摺動部材の摺動面（タービンディスク２０におけるダブテイルスロット２０ａの摺動面３０）に二硫化モリブデン系皮膜（ＭｏＳ_２焼成膜１）を形成するという組み合わせを採用することにより、摺動面３０において生じる繰り返し衝撃及び微小すべりを伴う摩擦（高温条件下も含む）に対して、耐摩耗性及び寿命の向上を図ることが可能である。

なお、上記実施形態では、タービンディスク２０におけるダブテイルスロット２０ａの摺動面３０には図１（ｃ）に示すような中間層を有するＭｏＳ_２焼成膜１を形成したが、タービンディスク２０の材質がチタン合金である場合には、図３（ａ）に示す中間層を有するＭｏＳ_２焼成膜２を形成しても良い。また、タービンブレード１０側に二硫化モリブデン系皮膜を形成し、タービンディスク２０側にＤＬＣ系皮膜を形成しても良い。さらに、ケース「Ｒ」の組み合わせのみならず、ケース「Ｓ」の組み合わせを採用しても良い。

また、ＤＬＣ系皮膜は、純粋なアモルファスカーボンであるよりも、アモルファス水素化炭素や、Ｃｒのような金属元素を含有したもの、若しくは図１（ｂ）に示すように中間層を有するものが好ましい。これらの方法により、より母材と最表層のＤＬＣ系皮膜との密着性を高め、耐摩耗性及び寿命の向上に寄与することができる。一方、二硫化モリブデン系皮膜は、二硫化モリブデンを含有する焼成膜やスパッタリング膜の他、二硫化モリブデン粉末をショットピーニング法により最表層に含侵させた表面処理を施したものでも良い。

さらに、上記実施形態では、摺動構造体ＳＴとしてガスタービンエンジンのタービン
におけるタービンブレード１０及びタービンディスク２０を例示して説明したが、これに限定されず、互いに接触する摺動面を有する少なくとも一対の摺動部材を備える摺動構造体であって、上記摺動面において繰り返し衝撃及び微小すべりを伴う摩擦が発生するような摺動構造体であれば本発明は適用可能である。なお、必ずしも繰り返し衝撃が伴う必要はなく、上述した微動摩耗試験から明らかなように、微動摩擦（微小すべり摩擦）のみが生じる摺動構造体であっても本発明を適用することにより、優れた耐摩耗性及び長寿命を実現することができる。

例えば、ガスタービンエンジン以外の実施例としては、図８に示すような、ジェットエンジンの部品であるシャフト５０とダクト５１との接触部５２において本発明を適用可能である。シャフト５０及びダクト５１は、共に回転軸を中心として同じ回転数で回転しているが、接触部５２において機械的に接合されているわけではないため、この接触部５２において、ダクト５１の不整振動による繰り返し衝撃及び微小すべりを伴う摩擦が生じている。つまり、シャフト５０及びダクト５１は、「互いに接触する摺動面を有する少なくとも一対の摺動部材」に当たり、摺動構造体を構成する部品である。従って、一方の摺動部材の摺動面にＤＬＣ系皮膜を形成し、他方の摺動部材の摺動面に二硫化モリブデン系皮膜を形成することにより、接触部５２の摺動面における耐摩耗性及び寿命を向上することができる。具体的には、シャフト５０には、図１（ｂ）に示すような中間層を有するＣｒ含有ＤＬＣ膜を形成し、ダクト５１の材質が鉄系合金であれば、図１（ｃ）に示すような溶射中間層を有する二硫化モリブデン焼成膜を形成する。

本発明の一実施形態における摺動構造体ＳＴの構成概略図である。 本発明の一実施形態における線接触での微動摩耗試験の説明図である。 本発明の一実施形態における微動摩耗試験で使用する皮膜の層構成についての説明図である。 本発明の一実施形態における線接触での微動摩耗試験の試験結果である。 本発明の一実施形態における面接触での微動摩耗試験の説明図である。 本発明の一実施形態における衝撃摩耗試験の説明図である。 本発明の一実施形態における衝撃摩耗試験の試験結果である。 本発明の他の実施例である。

符号の説明

ＳＴ…摺動構造体、１０…タービンブレード、１０ａ…タブテイル、２０…タービンディスク、２０ａ…ダブテイルスロット、３０…摺動面、Ｌ_１０、Ｌ_２０…母材、Ｌ_１１…Ｃｒ層、Ｌ_１２…Ｃｒ傾斜層、Ｌ_１３…Ｃｒ含有ＤＬＣ層、Ｌ_２１…Ｎｉ−Ａｌ溶射層、Ｌ_２２…Ｃｕ−Ｎｉ−Ｉｎ溶射層、Ｌ_２３…二硫化モリブデン焼成膜

Claims (7)

1. 互いに接触する摺動面を有する少なくとも一対の摺動部材を備える摺動構造体であっ
   て、
   一方の摺動部材の摺動面にＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）系皮膜を形成し、
   他方の摺動部材の摺動面に二硫化モリブデン系皮膜を形成したことを特徴とする摺動
   構造体。
2. 前記ＤＬＣ系皮膜と前記一方の摺動部材の母材との間に密着性を高める中間層を形成し、
   前記二硫化モリブデン系皮膜と前記他方の摺動部材の母材との間に密着性を高める中間層を形成することを特徴とする請求項１記載の摺動構造体。
3. 前記ＤＬＣ系皮膜は、Ｃｒ（クロム）を含有したＤＬＣ皮膜であり、
   前記二硫化モリブデン系皮膜は、二硫化モリブデンを含む焼成膜であることを特徴とする請求項１または２記載の摺動構造体。
4. 前記一方の摺動部材は、前記Ｃｒを含有したＤＬＣ皮膜と母材との間に、中間層としてＣｒまたはＣｒＮ層及びＣｒまたはＣｒＮ傾斜層を有することを特徴とする請求項３記載の摺動構造体。
5. 前記他方の摺動部材は、母材が鉄系合金である場合、前記二硫化モリブデンを含む焼成膜と当該母材との間に、中間層としてＮｉ−Ａｌ（ニッケル−アルミ）溶射層及びＣｕ−Ｎｉ−Ｉｎ（銅−ニッケル−インジウム）溶射層を有することを特徴とする請求項３または４記載の摺動構造体。
6. 前記他方の摺動部材は、母材がチタン合金である場合、前記二硫化モリブデンを含む焼成膜と当該母材との間に、中間層としてＮｉ−Ｔｌ−Ｂ（ニッケル−タリウム−ボロン）メッキ層を有することを特徴とする請求項３または４記載の摺動構造体。
7. 互いに接触する摺動面を有する少なくとも一対の摺動部材を備える摺動構造体におい
   て、前記摺動面に対して用いられる皮膜形成方法であって、
   一方の摺動部材の摺動面にＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）系皮膜を形成し、
   他方の摺動部材の摺動面に二硫化モリブデン系皮膜を形成することを特徴とする皮膜
   形成方法。
   
   
   
   
   
   
   

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