JP2010095792A - 非晶質炭素被覆部材および金属材料の加工方法 - Google Patents
非晶質炭素被覆部材および金属材料の加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010095792A JP2010095792A JP2009165433A JP2009165433A JP2010095792A JP 2010095792 A JP2010095792 A JP 2010095792A JP 2009165433 A JP2009165433 A JP 2009165433A JP 2009165433 A JP2009165433 A JP 2009165433A JP 2010095792 A JP2010095792 A JP 2010095792A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amorphous carbon
- lubricating oil
- based additive
- coated member
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Lubricants (AREA)
Abstract
【解決手段】被覆部材10は、潤滑油基油に、アミノ基、カルボキシル基、水酸基およびカルボン酸エステル基のうちの少なくとも一種が結合した炭素原子を1以上有する炭化水素系添加剤21を配合してなる潤滑油20の存在下で使用され、基材11と、珪素を含み基材11の表面に形成され相手材と摺接する硬質非晶質炭素膜12と、を備えることを特徴とする。被覆部材10が工具または金型であれば、金属材料と、工具または金型と、の摺接面間に炭化水素系添加剤21を配合してなる潤滑油20を供給して金属材料の加工を行う。
【選択図】図1
Description
基材と、珪素を含み該基材の表面に形成され相手材と摺接する硬質非晶質炭素膜と、を備えることを特徴とする。
[被覆部材の作製]
基材としてマルテンサイト系ステンレス鋼(SUS440C(JIS)、表面硬さHV650)を準備した。基材の寸法は、6.3mm×15.7mm×10.1mmとした。以下の手順で、基材の表面に珪素および水素を含む硬質非晶質炭素膜(DLC−Si膜)を成膜した。
無添加鉱油(ベース油:40℃における動粘度は20.7mm2/秒)に表1に示す炭化水素系添加剤を配合して14種類の潤滑油を調製した。添加量は、0.01mol/kgとした。このうち、#00は添加剤を含まないベース油である。なお、これらの潤滑油は、金属、重金属、S、P等を含まない。
DLC−Si膜を形成した被覆部材をブロック試験片として、ブロック・オン・リング型摩擦試験を行った。図2に、ブロック・オン・リング型摩擦試験機(FALEX社製LFW−1)の概略図を示す。図2に示すように、ブロック・オン・リング型摩擦試験機30は、ブロック試験片31と、相手材となるリング試験片32と、潤滑油を満たされたオイルバス33と、から構成される。ブロック試験片31とリング試験片32とは、ブロック試験片31に形成されたDLC−Si膜31fの表面とリング試験片32の外周面とが当接する状態で設置される。リング試験片32は、オイルバス33に回転可能に設置され、その一部が潤滑油に浸される。本試験では、リング試験片32として、外径35mmφ、幅8.8mmのSAE4620スチール浸炭処理材(表面粗さ:Rz0.351μm、表面硬さ:HV650)を用いた。また、オイルバス33の潤滑油は、所定の温度に加熱保持した。
表1に示す#00(比較例)、#12、#22、#31、#42および#52の潤滑油を用いて、ブロック・オン・リング型摩擦試験を行った。試験条件は、荷重:1660N(ヘルツ圧:730MPa)、摺動速度:0.3m/秒、油温:80℃、とした。30分間の試験の終了直前の摩擦係数と終了後の最大摩耗深さを測定した。最大摩耗深さは、非接触式表面粗さ測定機(Zygo社製NewView5022)により測定した。#00、#12、#22、#42および#52の潤滑剤を用いて試験を行った結果をそれぞれ図3〜図7に示す。ここで、ヘルツ面圧とは、ブロック試験片31とリング試験片32との接触部の弾性変形を考慮した実面圧の最大値である。
表1に示す#00(比較例)、#11、#21、#41、#51および#53〜#56の潤滑油を用いて、ブロック・オン・リング型摩擦試験を行った。試験条件は、荷重:300N(ヘルツ圧:310MPa)、摺動速度:0.3m/秒、油温:80〜160℃、とした。所定の温度で10分間試験を行い、試験終了直前の摩擦係数をそれぞれ測定した。結果を図8および図9に示す。なお、DLC−Si膜を形成していないブロック試験片自体(SUS440C)についても、上記同様のブロック・オン・リング型摩擦試験を行った。図8には、その結果を「SUS440C」として示す。
金属材料の塑性加工を想定したボール通し試験を行った。
工具を想定した高速度工具鋼製(AISI M50)のボール(直径φ17.46mm)を準備した。このボールの表面に、珪素および水素を含む硬質非晶質炭素膜(DLC−Si膜)を以下の手順で成膜した。
無添加鉱油(ベース油:40℃における動粘度は20.7mm2/秒)に表3に示す炭化水素系添加剤を配合して6種類の潤滑油を調製した。得られた潤滑油の添加剤含有量は、0.01mol/kgであった。このうち、#00は添加剤を含まないベース油である。なお、これらの潤滑油は、金属、重金属、S、P等を含まない。
上記のボールおよび表3に示す潤滑油を用いて、ボール通し試験を行った。ボール通し試験とは、円筒形状のビレットの内径よりも大きい直径のボールを筒内に押し込んでビレットの肉厚を薄くする「しごき加工」において、ボールを押し込むのに要する荷重により潤滑剤の性能を評価する試験である。
DLC−Si被覆ボールまたは未処理ボールと、#00または#51の潤滑剤と、を用いて、上記の手順でボール通し試験(押込速度:200mm/秒)を行った。結果を図11に示す。なお、図11において、「ボール押込距離」はボールをビレット41bの一端に載置したときのボールの中心位置を“0”としたボール中心の移動距離、「ボール押込荷重」はパンチ42を一定速度で移動させるのに要した荷重である。図12および図14においても同様である。
#00、#11、#21、#41、#43または#51の潤滑剤を用い、DLC−Si被覆ボールの押込速度を5mm/秒としてボール通し試験を行った。結果を図12および図13に示す。なお、「最大加工力」とは、ボールをビレットの一端から他端へ一定速度で移動させる際に要した荷重の最大値である。
#00、#11、#21または#51の潤滑剤を用い、DLC−Si被覆ボールの押込速度を200mm/秒としてボール通し試験を行った。結果を図14および図15に示す。
11:基材 12:硬質非晶質炭素膜 13:シラノール層
20:境界膜
21:炭化水素系添加剤
Claims (11)
- 潤滑油基油に、アミノ基、カルボキシル基、水酸基およびカルボン酸エステル基のうちの少なくとも一種が結合した炭素原子を1以上有する炭化水素系添加剤を配合してなる潤滑油の存在下で使用され、
基材と、珪素を含み該基材の表面に形成され相手材と摺接する硬質非晶質炭素膜と、を備えることを特徴とする非晶質炭素被覆部材。 - 前記硬質非晶質炭素膜は、該硬質非晶質炭素膜全体を100原子%としたときに珪素を2原子%以上18原子%以下含む請求項1記載の非晶質炭素被覆部材。
- 前記硬質非晶質炭素膜は、該硬質非晶質炭素膜全体を100原子%としたときに、さらに水素を15原子%以上35原子%以下含む請求項2記載の非晶質炭素被覆部材。
- 前記潤滑油は、前記炭化水素系添加剤を0.001mol/kg以上含む請求項1〜3のいずれかに記載の非晶質炭素被覆部材。
- 工具、金型または摺動部品である請求項1〜4のいずれかに記載の非晶質炭素被覆部材。
- 少なくともアミノ基をもつ前記炭化水素系添加剤を含む前記潤滑油が付着した前記相手材の表面の少なくとも一部を塑性加工する塑性加工用工具または金型である請求項5に記載の非晶質炭素被覆部材。
- 前記相手材は金属からなる請求項1〜6のいずれかに記載の非晶質炭素被覆部材。
- 前記潤滑油は、塩素系添加剤、カルシウム系添加剤、硫黄系添加剤およびリン系添加剤を含まない請求項1〜7のいずれかに記載の非晶質炭素被覆部材。
- 基材と、珪素を含み該基材の表面に形成され相手材と摺接する硬質非晶質炭素膜と、を備える被覆部材に用いられ、
潤滑油基油に、アミノ基、カルボキシル基、水酸基およびカルボン酸エステル基のうちの少なくとも一種が結合した炭素原子を1以上有する炭化水素系添加剤を配合してなることを特徴とする潤滑油組成物。 - 金属材料と、該金属材料と摺接する表面に珪素を含有する硬質非晶質炭素膜を備える工具または金型と、の摺接面間に、潤滑油基油に、アミノ基、カルボキシル基、水酸基およびカルボン酸エステル基のうちの少なくとも一種が結合した炭素原子を1以上有する炭化水素系添加剤を配合してなる潤滑油を供給して該金属材料の加工を行うことを特徴とする金属材料の加工方法。
- 前記潤滑油はアミノ基が結合した炭素原子を有する炭化水素系添加剤を配合してなり、
少なくとも前記金属材料と前記工具または前記金型との摺接面間の温度が130℃以上となる請求項10記載の金属材料の加工方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009165433A JP2010095792A (ja) | 2008-09-19 | 2009-07-14 | 非晶質炭素被覆部材および金属材料の加工方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008241313 | 2008-09-19 | ||
JP2009165433A JP2010095792A (ja) | 2008-09-19 | 2009-07-14 | 非晶質炭素被覆部材および金属材料の加工方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010095792A true JP2010095792A (ja) | 2010-04-30 |
Family
ID=42257675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009165433A Pending JP2010095792A (ja) | 2008-09-19 | 2009-07-14 | 非晶質炭素被覆部材および金属材料の加工方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010095792A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012115142A1 (ja) * | 2011-02-24 | 2012-08-30 | 株式会社豊田中央研究所 | 加工用潤滑剤、加工用添加剤および加工方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005014763A1 (ja) * | 2003-08-06 | 2005-02-17 | Nippon Oil Corporation | Dlc接触面を有するシステム、該システムの潤滑方法及び該システム用潤滑油 |
JP2005336456A (ja) * | 2004-04-27 | 2005-12-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 低摩擦摺動部材 |
WO2007126057A1 (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | 低摩擦潤滑アセンブリー |
JP2008093713A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 金属管の拡管方法、それに用いる拡管冶具、及びそれに用いる潤滑油 |
-
2009
- 2009-07-14 JP JP2009165433A patent/JP2010095792A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005014763A1 (ja) * | 2003-08-06 | 2005-02-17 | Nippon Oil Corporation | Dlc接触面を有するシステム、該システムの潤滑方法及び該システム用潤滑油 |
JP2005336456A (ja) * | 2004-04-27 | 2005-12-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 低摩擦摺動部材 |
WO2007126057A1 (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | 低摩擦潤滑アセンブリー |
JP2008093713A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 金属管の拡管方法、それに用いる拡管冶具、及びそれに用いる潤滑油 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012115142A1 (ja) * | 2011-02-24 | 2012-08-30 | 株式会社豊田中央研究所 | 加工用潤滑剤、加工用添加剤および加工方法 |
JPWO2012115142A1 (ja) * | 2011-02-24 | 2014-07-07 | 株式会社豊田中央研究所 | 加工用潤滑剤、加工用添加剤および加工方法 |
JP5776765B2 (ja) * | 2011-02-24 | 2015-09-09 | 株式会社豊田中央研究所 | 加工用潤滑剤、加工用添加剤および加工方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kalin et al. | A comparison of the tribological behaviour of steel/steel, steel/DLC and DLC/DLC contacts when lubricated with mineral and biodegradable oils | |
Kalin et al. | Review of boundary lubrication mechanisms of DLC coatings used in mechanical applications | |
KR101729369B1 (ko) | 강화된 트라이볼러지 특성을 갖는 표면의 제조방법 | |
Velkavrh et al. | The influence of temperature on friction and wear of unlubricated steel/steel contacts in different gaseous atmospheres | |
US20070292711A1 (en) | Low Friction Sliding Mechanism | |
KR101659077B1 (ko) | 표면산화물 내마모성 윤활코팅 및 그 형성방법 | |
EP3371335B1 (en) | Solid lubricant-coated steel articles, method and apparatus for manufacturing thereof and quenching oil used in the manufacturing | |
Vercammen et al. | Tribological behaviour of DLC coatings in combination with biodegradable lubricants | |
JP5776765B2 (ja) | 加工用潤滑剤、加工用添加剤および加工方法 | |
Dong et al. | Tribology and hot forming performance of self-lubricious NC/NiBN and NC/WC: C hybrid composite coatings for hot forming die | |
Saini et al. | Augmenting the lubrication performance of nano-oils through synergistic co-functioning of nanoparticles | |
JP2010095792A (ja) | 非晶質炭素被覆部材および金属材料の加工方法 | |
JP5703951B2 (ja) | 加工油剤およびそれを用いた冷間塑性加工方法 | |
Sabet et al. | Effects of temperature on friction and degradation of dry film lubricants during sliding against aluminum alloy sheets | |
JP6063376B2 (ja) | 摺動部材 | |
JP5482691B2 (ja) | 加工油、加工油用添加剤および加工方法 | |
Lorenzo-Martin et al. | Friction and wear behavior of thin-film ceramic coatings under lubricated sliding contact | |
US20090011965A1 (en) | Lubricant for metallic material working and a method of press working a metallic material | |
JP2012067900A (ja) | 転がり軸受 | |
JP2006250313A (ja) | 転動装置 | |
Renondeau et al. | Tribological properties of diamond-like carbon coatings in lubricated automotive applications | |
Ajayi et al. | Surface damage and wear mechanisms of amorphous carbon coatings under boundary lubrication conditions | |
WO2010052787A1 (ja) | クラッチサポート構造 | |
JP3753324B2 (ja) | 冷間引抜き加工用治具及びこれに用いる潤滑油組成物 | |
Podgornik et al. | Tribologically activated surface layers in lubricated DLC contacts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111124 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20130808 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20130820 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20131001 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140107 |