JP2009203556A

JP2009203556A - 非晶質炭素被膜の製造方法及び非晶質炭素被覆摺動部品

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Publication number: JP2009203556A
Application number: JP2009138126A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Irie; 美紀入江
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: JP5077293B2

Abstract

【課題】内燃機関の燃費を向上すべく、耐摩耗性、密着性及び耐焼き付き性に優れ、摩擦係数が低い非晶質炭素被膜を表面に被覆した摺動部品を提供する。
【解決手段】Ｃｒ、Ｍｏ、及びＷからなる群から選択される少なくとも１種類の添加金属と炭素と水素とからなる非晶質炭素被膜を、固体カーボンのターゲット１０ａ、１０ｂと炭化水素ガスとを併用することによって少なくとも表面の一部に形成した内燃機関の摺動部品であって、該非晶質炭素被膜を構成する添加金属と炭素と水素の合計に対する水素の含有率が５〜２５原子％であり、且つ前記非晶質炭素被膜中の添加金属と炭素の合計に対する添加金属の割合が０.０１〜３０原子％であり、該非晶質炭素被膜は水素を含まない非晶質炭素被膜とは接していない。
【選択図】図１

Description

本発明は、摩擦係数が低く、耐摩耗性及び耐焼き付き性に優れた非晶質炭素被膜で被覆した摺動部品、特に自動車などの内燃機関用摺動部品に関する。

近年、環境問題や省エネ問題などの観点から、自動車の排ガス・燃費改善の重要性が増していることに伴って、内燃機関の摺動部品に対する摩擦低減の要求がますます高まっている。特にカム・フォロア部やシム・タペット部など、動弁系での摩擦を低減することは、自動車全体の燃費向上、排出ガスの低減に多大な効果がある。

従来から、内燃機関の摺動部品の構成材料は、例えばカム・フォロア部においては、カムには鉄基高クロム合金などの焼結合金が、及びフォロアにはＳＣＭ４１５などの浸炭焼入れ鋼が用いられている。しかしながら、これらの材料は摩擦係数が高く、エンジンオイル下でも摩擦抵抗が大きいため、その摩擦抵抗の低減が強く望まれている。

摺動部品の摩擦抵抗を低減させる方法の一つとして、摺動部品表面に材料自体の摩擦抵抗が低い非晶質炭素被膜を被覆する方法がある。例えば、特開２０００−３２７４８４公報には、カムと摺動するタペットの摺動面に非晶質炭素被膜を形成し、摩擦損失を抑えて燃費を向上させることが記載されている。

ここで非晶質炭素被膜とは、非晶質の炭素膜又は水素化炭素膜であり、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、カーボン硬質膜、ａ−Ｃ、ａ−Ｃ：Ｈ、ｉ−Ｃ等とも称されている。非晶質炭素被膜は、高硬度で平面平滑性に優れ、摩擦係数が低いという優れた特徴を有している。また、非晶質炭素被膜の形成法としては、ＣＨ_４などの炭化水素系ガスを用いたプラズマＣＶＤ法や、スパッタ蒸着法、イオンプレーティング法、真空アーク蒸着法などが用いられている。

摺動部品表面に形成した非晶質炭素被膜をについて、更に耐摩耗性や密着力の向上を図るため、非晶質炭素被膜中にＷ、Ｍｏ、Ｓｉなどの金属元素を添加することが提案されている。例えば、特開２０００−１２０８７０公報、特開平５−１７９４５１公報、特開平１１−３１５９２４公報、特開平１１−１７２４１３公報、特開昭５８−１８１７７５公報などに、添加金属を含む非晶質炭素被膜の形成方法が記載されている。

しかしながら、これらの公報に記載の方法によって得られた添加金属を含む非晶質炭素被膜は、主に耐摩耗性の向上を意図したものであった。そのため、非晶質炭素被膜自体の摩擦係数は添加金属を含まない被膜とほとんど変わりがなく、特に内燃機関の摺動部品としての用途においては、満足すべき摩擦抵抗の低減を得ることは困難であった。また、特開昭５８−１８１７７５公報記載の方法による非晶質炭素被膜は、膜中に水素を含まないため膜質が脆く、密着性が低下すると共に、摩擦係数及び耐摩耗性も劣ったものであった。

特開２０００−３２７４８４公報特開２０００−１２０８７０公報特開平５−１７９４５１公報特開平１１−３１５９２４公報特開平１１−１７２４１３公報特開昭５８−１８１７７５公報

本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性、密着性及び耐焼き付き性に優れると同時に、摩擦係数を低減させた非晶質炭素被膜の製造方法、並びにこの非晶質炭素被膜を表面に設けることによって、十分な摩擦抵抗の低減を図ることができ、特に内燃機関用摺動部品として燃費向上に有効な、非晶質炭素被覆摺動部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明が提供する非晶質炭素被覆摺動部品は、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＷからなる群から選択される少なくとも１種類の添加金属と炭素と水素とからなる非晶質炭素被膜を、固体カーボンのターゲットと炭化水素ガスとを併用することによって少なくとも表面の一部に形成した内燃機関の摺動部品であって、該非晶質炭素被膜を構成する添加金属と炭素と水素の合計に対する水素の含有率が５〜２５原子％であり、且つ前記非晶質炭素被膜中の添加金属と炭素の合計に対する添加金属の割合が０.０１〜３０原子％であり、該非晶質炭素被膜は水素を含まない非晶質炭素被膜とは接していないことを特徴とする。前記非晶質炭素被膜は、基材に直接形成されていることが好ましい。

また、本発明が提供する非晶質炭素被膜の製造方法は、真空槽内のカソードに固体カーボンのターゲットと添加金属からなる金属ターゲットとを配置し、これらのターゲットをスパッタリングしながら、同時に炭化水素ガスと不活性ガスを真空槽内に導入することにより、アノードに配置した基材上に添加金属と炭素と水素とからなる非晶質炭素被膜を形成することを特徴とする。この非晶質炭素被膜の製造方法では、前記スパッタリングにおいて、スパッタ源電力又は基板バイアス電圧として供給する電力がパルス化した直流電力であることが好ましい。

上記本発明の非晶質炭素被膜の製造方法においては、前記非晶質炭素被膜を構成する添加金属と炭素と水素の合計に対する水素の含有率を５〜２５原子％とし、及び／又は前記非晶質炭素被膜中の添加金属と炭素の合計に対する添加金属の割合を０.０１〜３０原子％とすることが好ましい。

また、上記本発明の非晶質炭素被膜の製造方法においては、前記添加金属がＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族及びＳｉから選ばれた少なくとも１種からなることが好ましい。更に、前記基材が内燃機関用摺動部品であることが好ましい。

本発明は、また、上記した本発明方法により形成された非晶質炭素被膜を少なくとも表面の一部に有することを特徴とする非晶質炭素被覆摺動部品を提供するものである。

また、本発明は、少なくとも表面の一部に添加金属と炭素と水素とからなる非晶質炭素被膜を形成した摺動部品であって、該非晶質炭素被膜を構成する添加金属と炭素と水素の合計に対する水素の含有率が５〜２５原子％であり、及び／又は前記非晶質炭素被膜中の添加金属と炭素の合計に対する添加金属の割合が０.０１〜３０原子％であることを特徴とする非晶質炭素被覆摺動部品を提供するものである。

上記本発明の非晶質炭素被覆摺動部品において、前記添加金属は、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族及びＳｉから選ばれた少なくとも１種からなることが好ましい。また、本発明の非晶質炭素被覆摺動部品は、内燃機関用摺動部品であることが特に好ましい。

本発明によれば、添加金属と炭素と水素とからなる非晶質炭素被膜で、耐摩耗性、密着性及び耐焼き付き性に優れると同時に、摩擦係数を低減させた非晶質炭素被膜を形成することができる。従って、この非晶質炭素被膜を表面に形成した本発明に係わる非晶質炭素被覆摺動部品は、十分な摩擦抵抗の低減を図ることができ、特に自動車の動弁系などの内燃機関用摺動部品においては、摩擦の低減による燃費の向上に有効である。

実施例で用いたスパッタ蒸着装置を示す概略図である。

非晶質炭素被膜は、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族及びＳｉなどの金属元素を添加することにより、炭素と水素のみからなる非晶質炭素被膜に比べて、耐摩耗性や密着性が向上することが知られている。しかし、その摩擦係数をより一層低下させるためには添加金属量を少なくする必要があるが、従来の方法では金属添加した非晶質炭素被膜が軟質になってしまうため、摩擦係数を低下させることは困難であった。

即ち、上述した特開２０００−１２０８７０公報、特開平５−１７９４５１公報、特開平１１−３１５９２４公報、特開平１１−１７２４１３公報、特開昭５８−１８１７７５公報などに記載の従来方法は、炭化水素ガスを導入した雰囲気中で金属ターゲットをスパッタリングすることにより、金属添加した非晶質炭素被膜を形成している。これらの方法において被膜中の添加金属量を減少させるには、炭化水素ガスの分圧を増加させるか、又は金属ターゲットへの印加電力を低下させることが必要であった。

しかしながら、炭化水素ガスの分圧を増加させると、非晶質炭素被膜中の水素含有率が増加する。また、金属ターゲットの印加電力を低下させた場合には、装置内に発生するプラズマ密度が減少し、炭化水素の分解が抑制されるため、やはり膜中の水素含有率が増加する。その結果、いずれの場合も非晶質炭素被膜が軟質化し、摩擦係数の大幅な低減を得ることはできなかった。

一方、本発明においては、スパッタ蒸着法を用いて金属添加した非晶質炭素被膜を成膜するが、添加金属からなる金属ターゲットと共に、固体カーボンのターゲットを併用する。また、その雰囲気ガスについても、メタン（ＣＨ_４）やエチレン（Ｃ_２Ｈ_２）などの炭化水素ガスと共に、Ａｒ又は窒素などの不活性ガスを併用する。炭化水素ガスを用いず、Ａｒなどの不活性ガスのみを用いた場合には、得られる非晶質炭素被膜の膜質が脆くなり、被膜硬度及び摺動特性ともに劣るものとなる。

また、非晶質炭素被膜に添加する添加金属としては、従来から耐摩耗性や密着性の向上のために非晶質炭素被膜に添加されている金属、例えばＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族及びＳｉなどを使用できる。特にシムやタペットなどの内燃機関用の摺動部品に形成する非晶質炭素被膜の場合には、添加金属としてＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、及びＴｉから選ばれた少なくとも１種が好ましい。

尚、スパッタ蒸着法は、不活性ガスのＡｒなどをプラズマ下で正イオン化し、負に帯電させたターゲット上に衝突させてターゲット表面の原子をたたき出し、基板上に付着させて薄膜を形成する方法である。スパッタ蒸着法には、印加電力として高周波（ＲＥ）を利用する方法、直流（ＤＣ）を利用する方法、パルス直流電圧を利用する方法などがあるが、いかなる印加電力を用いても良く、中でもスパッタ源電力又は基板バイアス電圧として供給する電力がパルス化した直流電力であるパルス直流電圧を用いる方法が望ましい。また、ターゲット背面に設置する磁場も、平衡型や非平衡型など各種存在するが、いかなる磁場を用いても良く、中でも非平衡型を用いることが望ましい。

このような本発明の方法によれば、固体カーボンのターゲットを用いず金属ターゲットのみをスパッタリングする従来の方法に比べて、金属添加した非晶質炭素被膜、即ち添加金属と炭素と水素とからなる非晶質炭素被膜について、優れた耐摩耗性と密着性が得られるだけでなく、その摩擦係数を更に大幅に低減させることができる。この非晶質炭素薄膜の摩擦係数の低減は、添加金属量を少なくしても水素含有率が増加せず、被膜が硬質化するためと考えられる。

例えば、炭化水素ガス分圧を増加させて金属含有率を減少させる場合、固体カーボンのターゲットに印加する電力を適宜増加することにより、固体カーボンからスパッタリングされる炭素を増加させることができるため、被膜中の水素量の増加を抑えることができる。また、金属ターゲットの印加電力を減少させる場合にも、固体カーボンに印加する電力を適宜増加させることで発生するプラズマ密度の減少を抑えることができるため、炭化水素の分解が抑制されることはなく、被膜中の水素含有率が増加することはない。

また、本発明の非晶質炭素被膜は、基材への密着力が更に向上し、耐摩耗性にも優れているうえ、特にエンジンオイル下での摩擦抵抗が小さくなり、自動車などの内燃機関においては燃費の向上を図ることができる。このように密着力が向上するのは被膜の内部応力が緩和されるためであり、エンジンオイル下での摩擦抵抗の低下は潤滑油との相互作用が大きくなり、油膜が形成されやすくなるためである。

本発明の非晶質炭素被膜は、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族及びＳｉなどの添加金属元素と、炭素及び水素からなる。添加金属元素は、炭素と反応して結晶物質を形成している場合、非晶質炭素の中に完全に固溶している場合、金属のクラスターとして存在している場合がある。例えば、Ｘ線光電子分光法において金属と炭素の結合エネルギーの位置にピークが観測されるが、Ｘ線回析法では回析ピークが観察されない場合（固溶状態と判断）や、Ｘ線光電子分光法において金属と炭素の結合エネルギーの位置にピークが観測され、Ｘ線回析法でも何らかの回析ピークが観察されない場合（結晶質化合物の状態と判断）、また、Ｘ線光電子分光法において金属同士の結合エネルギーの位置のみにピークが観測される場合（金属クラスターの状態と判断）が存在している。これら存在状態は、いずれか単一の場合も、複数の状態が混在する場合もある。

非晶質炭素被膜の水素含有率、即ち被膜を構成する添加金属と炭素と水素の合計に対する水素の含有率（＝水素原子数／（水素原子数＋炭素原子数＋金属原子数））は、５〜５０原子％の範囲が好ましく、特に５〜２５原子％の範囲において摩擦係数の顕著な低減が得られる。この原因は明らかではないが、水素含有率が低下すると非晶質炭素被膜が硬質化し、摺動時の変形が抑えられて固体接触面積が減少することや、エンジンオイルとの相互作用が大きくなり油膜厚さが増加していることなどが予想される。尚、このように非晶質炭素被膜の水素含有率を低下させる場合、上述したように固体カーボンのターゲットを用いる本発明の方法は極めて有効である。

また、非晶質炭素被膜中における添加金属の割合、即ち添加金属と炭素の合計に対する添加金属の割合（＝金属原子数／（金属原子数＋炭素原子数））としては、０.０１〜３０原子％の範囲が好ましく、１〜２０原子％の範囲が更に好ましい。添加金属の割合が０.０１原子％未満では、耐摩耗性及び密着性について、添加金属を含有していない場合と同様の効果しか得られない。また、添加金属の割合が３０原子％を超えると、金属炭化物のようなセラミック的な性質を示すようになり、非晶質炭素被膜の摩擦係数が増加する。

特に、本発明の非晶質炭素被膜では、添加金属と炭素と水素の合計に対する水素の含有率が５〜２５原子％であり、且つ添加金属と炭素の合計に対する添加金属の割合が０.０１〜３０原子％であることが好ましく、このような非晶質炭素被膜は内燃機関用などの摺動部品用として好適である。尚、非晶質炭素被膜の膜厚については、一般的に摺動部品用として通常用いられている範囲で良いが、具体的には０.０１〜５.０μｍ程度が好ましい。膜厚の測定は、被膜断面を二次電子顕微鏡又は透過電子顕微鏡により観察することで求めることができる。

本発明の非晶質炭素被膜を形成する基材は特に限定されないが、実用的には摺動部品が特に有効である。摺動部品の材質としては、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミ、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素などのセラミックスや、高速度鋼、ステンレス鋼、ＳＫＤなどの鉄系合金、アルミニウム合金、鉄系焼結体、タングステンカーバイト系金属の超硬合金などを用いることができる。特に、内燃機関の摺動部品、例えばシムやタペット、カムやフォロアなどの動弁系の摺動部品への適用が有効である。

また、非晶質炭素被膜は、摺動部品の表面の少なくとも一部に、具体的には相手部材と摺動する最表面層として形成することが望ましい。最表面層とは、摺動部品として用いた場合、被膜と相手部材が摺動時に接触する表面部分である。即ち、何らかの目的で非晶質炭素被膜の上に生産時にいかなる被覆層を形成したとしても、摺動時にこれらの被覆層が摩耗し、非晶質炭素被膜が表面に露出して相手材と接触する場合には、この非晶質炭素被膜が最表面層である。

図１に示すスパッタ蒸着装置を用いて、ＳＣＭ４１５からなる基材に非晶質炭素被膜を形成する。このスパッタ蒸着装置は、非平衡マグネトロンスパッタ方式であり、真空槽１内にはカソードである３つのターゲット保持部２ａ、２ｂ、２ｃと、アノードである１つの回転テーブル３とが位置されている。各ターゲット保持部２ａ、２ｂ、２ｃには、それぞれパルス直流電源４ａ、４ｂ、４ｃが接続されている。また、回転テーブル３には、負バイアスを印加するためのパルス直流電源５が接続してある。真空槽１には、炭化水素ガスと不活性ガスのガス導入口６と、ガス排気口７とが設けてある。

基板上に非晶質炭素被膜を形成するには、まず、基材９をアセトン中で１０分以上超音波洗浄した後、回転テーブル３上のホルダー８にセットする。また、ターゲット保持部２ａ、２ｃに固体カーボンターゲット１０ａ、１０ｂをセットし、ターゲット保持部２ｂには添加金属からなる金属ターゲット１１をセットする。続いて、真空槽１内を圧力０.０１Ｐａ以下になるまでガス排気口７から排気する。尚、図１の装置では２つの固体カーボンターゲットと１つの金属ターゲットを使用したが、これらのターゲットの数は任意に定めることができる。

真空排気した真空槽１内にガス導入口６からＡｒガスを導入して、真空槽１内を０.２〜２Ｐａの圧力にする。その後、パルス直流電源５より−８００Ｖの電圧を回転テーブル３に印加してグロー放電によりプラズマを発生させ、プラズマ中の正に帯電したＡｒイオンのイオンボンバードメントにより、基板８をエッチングして清浄化する。この処理を１０分間行った後、回転テーブル３への負バイアスの印加を停止し、ガスをガス排気口７から真空排気して、真空槽１内を０.０１以下の圧力にする。

その後、真空槽１内にＣ_２Ｈ_２ガスとＡｒガスをガス導入口６から導入し、真空槽１内の圧力を０.１〜１Ｐａにする。その際のＣ_２Ｈ_２とＡｒの比は、Ｃ_２Ｈ_２／Ａｒ＝０.１〜０.５である。次に、基板バイアス電圧としてアノードである回転テーブル３に−５０〜−８００Ｖのパルス直流電圧を印加しながら、スパッタ源電力としてカソードであるターゲット保持部２ａ、２ｃに４００〜４０００Ｗのパルス直流電力を印加して固体カーボンターゲット１０ａ、１０ｂをスパッタリングし、同時にターゲット保持部２ｂには５０〜１０００Ｗのパルス直流電力を印加して金属ターゲット１１をスパッタリングすることにより、基板９上に非晶質炭素被膜を形成する。尚、パルス周波数は２５ｋＨｚであり、回転テーブル３は１〜１０ｒｐｍの速度で回転させる。

上記の方法に従い、それぞれＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉからなる金属ターゲット１１を用いることにより、ＳＣＭ４１５からなる基板８上に各添加金属を含む非晶質炭素被膜を形成した。その際、成膜条件を制御することにより、得られる非晶質炭素被膜中の添加金属含有率及び水素含有率を変えた複数の試料１−１〜１１（添加金属Ｃｒ）、試料２−１〜１１（添加金属Ｍｏ）、試料３−１〜１１（添加金属Ｗ）、及び試料４−１〜１１（添加金属Ｔｉ）を作製した。尚、これら全ての試料において、非晶質炭素被膜の膜厚は０.８μｍとした。

比較例として、上記実施例と同じ装置を用いて同様の手法により、非晶質炭素膜を形成した。即ち、添加金属ごとに、固体カーボンのターゲットを用いない以外は上記と同様に成膜した試料１−１２（添加金属Ｃｒ）、試料２−１２（添加金属Ｍｏ）、試料３−１２（添加金属Ｗ）、及び試料４−１２（添加金属Ｔｉ）を作製した。また、炭化水素ガスを導入しない以外は上記と同様に成膜した試料１−１３（添加金属Ｃｒ）、試料２−１３（添加金属Ｍｏ）、試料３−１３（添加金属Ｗ）、及び試料４−１３（添加金属Ｔｉ）も作製した。

参考のために、添加金属がＣｒである被膜については、更に試料１−１４として、炭化水素ガスを導入せず、金属ターゲットも用いない以外は上記と同様に成膜した。更に、いずれの非晶質炭素膜も形成せず、ＳＣＭ４１５からなる基材そのものを試料１−１５とした。

上記した本発明の実施例による各試料、並びに比較例の各試料について、非晶質炭素被膜中の添加金属の含有率と水素含有率を、下記表１〜４にそれぞれ示した。尚、表１は添加金属がＣｒ、表２はＭｏ、表３はＷ、及び表４はＴｉの場合である。

これらの各試料について、非晶質炭素被膜の基材に対する密着性をロックウエル剥離試験及び打撃試験により評価した。ロックウエル剥離試験には、ロックウエルＣスケール硬度測定用のダイヤモンド圧子を用い、試験荷重１５０ｋｇｆで被膜表面から圧子を押し付けて、形成された圧痕まわりの剥離状況を光学顕微鏡で観察した。打撃試験は、直径１インチのタングステンカーバイト系超硬合金製球を用い、試料の被膜表面に対して仕事量１０Ｊで２００回打撃を加え、打痕及びその周辺の剥離状況を光学顕微鏡で観察した。両試験とも測定は各試料につき５回行って平均値を求め、剥離面積が最大のものを１とし、全く剥離のないものを５とし、数字の増加にともなって剥離面積が減少する５段階評価を行った。

次に、摺動試験により摩擦係数の測定並びに被膜摩耗量の測定を行った。摺動試験は、ＣＳＥＭ製のピンオンディスク試験機を用い、相手材としてＳＵＪ２ボール（直径６ｍｍ）を使用した。試験条件は、大気中における乾式で、摺動半径４ｍｍ、回転数５００ｒｐｍ、荷重１０Ｎ、総回転数２００００回とした。このピンオンディスク摺動試験により、非晶質炭素被膜の摩擦係数を求めると共に、試験後の被膜の摩耗痕を表面粗さ計（東京精密製）により測定して、摩耗断面積を算出し、これを被膜摩耗量とした。

更に、上記の各試料と同じ条件で、エンジン部品のカム摺動面に非晶質炭素被膜を形成した。得られた各試料（成膜条件が表１〜４の各試料と同じものは同一の試料番号とした）についてモータリング試験を行い、摩擦係数を計測した。このときの試験条件は、カムの回転数２５０ｒｐｍ、セット荷重４０ｋｇ、エンジンオイル潤滑、オイル温度８０℃、オイル流量０.５ｃｃ／ｍｉｎ、回転時間３時間とした。

上記の密着性試験、ピンオンディスク試験、及びモータリング試験による評価結果を、添加金属ごとに下記表５〜８にまとめて示した。即ち、非晶質炭素被膜中に含まれる添加金属がＣｒである各試料を表５に、Ｍｏの各試料を表６に、Ｗの各試料を表７に、及びＴｉの各試料を表８にそれぞれ示した。尚、参考のために、比較例の試料１−１４及び試料１−１５についても、表５〜８にそれぞれ付記した。

上記の結果から分るように、本発明の実施例による各試料、即ち試料１−１〜１１、試料２−１〜１１、試料３−１〜１１、及び試料４−１〜１１においては、非晶質炭素被膜の摩擦係数が大幅に低減されていること、特にエンジンオイル下での摩擦係数が大幅に低減されていることが分る。特に水素含有率５〜２５原子％で且つ金属含有率０.０１〜３０原子％の範囲において、摩擦係数及び耐摩耗性の両方共に優れている。しかも、基材に対する密着性にも優れ、特に水素含有率が５〜２５原子％及び金属含有率０.０１〜３０原子％の範囲の試料では、全く剥離が認められなかった。

一方、比較例の各試料においては、固体カーボンのターゲットを用いずに成膜した試料１−１２、試料２−１２、試料３−１２、及び試料４−１２の各非晶質炭素被膜は、密着力が極めて低く且つ摩擦係数も高かった。また、炭化水素ガスを導入せずに成膜した試料１−１３、試料２−１３、試料３−１３、及び試料４−１３の各非晶質炭素被膜では、摩擦係数が高く且つ被膜摩耗量が多かった。また、炭化水素ガスを導入せず且つ金属ターゲットを用いなかったため、被膜内に添加金属及び水素を含まない試料１−１４では、摩擦係数が高く、耐摩耗性も低く、密着性が低くなることが分った。更に、非晶質炭素被膜を形成していない基材（ＳＣＭ４１５）からなる試料１−１５の場合、摩耗量が極端に大きいうえ、摩擦係数も極めて高くなっている。

１真空槽
２ａ、２ｂ、２ｃターゲット保持部
３回転テーブル
４ａ、４ｂ、４ｃ、５パルス直流電源
８ホルダー
９基板
１０ａ、１０ｂ固体カーボンターゲット
１１金属ターゲット

Claims

Ｃｒ、Ｍｏ、及びＷからなる群から選択される少なくとも１種類の添加金属と炭素と水素とからなる非晶質炭素被膜を、固体カーボンのターゲットと炭化水素ガスとを併用することによって少なくとも表面の一部に形成した内燃機関の摺動部品であって、該非晶質炭素被膜を構成する添加金属と炭素と水素の合計に対する水素の含有率が５〜２５原子％であり、且つ前記非晶質炭素被膜中の添加金属と炭素の合計に対する添加金属の割合が０.０１〜３０原子％であり、該非晶質炭素被膜は水素を含まない非晶質炭素被膜とは接していないことを特徴とする非晶質炭素被覆摺動部品。
前記非晶質炭素被膜が基材に直接形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の非晶質炭素被覆摺動部品。