JP2010215950A - Sliding member and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、摺動面に硬質炭素被膜が形成された摺動部材及びその製造方法に係り、特に、特に、初期馴染み性に優れた摺動部材及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a sliding member having a hard carbon film formed on a sliding surface and a method for manufacturing the same, and more particularly to a sliding member excellent in initial conformability and a method for manufacturing the same.
従来から、自動車産業などの我が国の基幹産業において、トライボロジーは重要な役割を担っている。例えば、自動車産業においては、現在、地球環境保全のため、自動車から排出される二酸化炭素の削減を目指してさまざまな取り組みが行われており、その一例としてハイブリットシステムなどのエネルギー効率の良い動力源の開発が良く知られている。しかし更なる低燃費を目指すためには、動力源の開発だけでなくエンジン内部および駆動系における摩擦によるエネルギーの伝達ロスの低減が重要な課題となる。 Traditionally, tribology has played an important role in Japanese key industries such as the automobile industry. For example, in the automobile industry, various efforts are currently being made to reduce carbon dioxide emitted from automobiles in order to protect the global environment. One example is the use of energy efficient power sources such as hybrid systems. Development is well known. However, in order to achieve further low fuel consumption, not only the development of the power source but also the reduction of energy transmission loss due to friction in the engine and in the drive system becomes an important issue.
このような課題を鑑みて、動力系機器における摺動部材の摩擦係数の低減化、耐摩耗性の向上を図るべく、構造用鋼あるいは高合金鋼からなる摺動部材の摺動面に被覆する新たなトライボロジー材料としての非晶質炭素材料(DLC)が注目されている。 In view of such problems, the sliding surface of the sliding member made of structural steel or high alloy steel is coated in order to reduce the friction coefficient of the sliding member in power system equipment and to improve the wear resistance. Amorphous carbon material (DLC) is attracting attention as a new tribological material.
このような非晶質炭素材料を利用した摺動部材の一例として、基材の表面に非晶質炭素被膜が形成された摺動部材であって、その非晶質炭素被膜に、0.5原子%以下の水素原子を含有させた摺動部材や、20〜40原子%の水素原子を含有させた摺動部材や、20〜50原子%の水素原子を含有させた摺動部材が開示されている(例えば特許文献1〜3参照)。これらの摺動部材は、非晶質炭素被膜に所定の割合の水素を含有させることにより、所望の表面硬さを確保すると共に、被膜の密着強度の向上を図ることができる。 As an example of the sliding member using such an amorphous carbon material, a sliding member in which an amorphous carbon film is formed on the surface of a base material, A sliding member containing at most hydrogen atoms, a sliding member containing 20 to 40 atomic% hydrogen atoms, and a sliding member containing 20 to 50 atomic% hydrogen atoms are disclosed. (For example, refer to Patent Documents 1 to 3). These sliding members can ensure the desired surface hardness and improve the adhesion strength of the coating by containing a predetermined proportion of hydrogen in the amorphous carbon coating.
しかし、このような摺動部材を用いた場合であっても、大気中及び潤滑油中において、これらの摺動部材の初期馴染み性が必ずしも良いものとは言えなかった。すなわち、これらの摺動部材を相手材と摺動させた場合には、摺動させる初期の段階において、表面のうねりや摺動面の粗さの影響により、摩擦係数が高くなる傾向にあった。この結果として、摺動部材の摺動面(非晶質炭素被膜の表面)の損傷も大きくなるため、さらなる摩擦係数の上昇、これに伴う摩耗量の増加が懸念される場合がある。 However, even when such sliding members are used, it cannot be said that the initial familiarity of these sliding members is necessarily good in the atmosphere and in the lubricating oil. That is, when these sliding members are slid with the mating member, the friction coefficient tends to increase due to the influence of the surface undulation and the roughness of the sliding surface in the initial stage of sliding. . As a result, damage to the sliding surface of the sliding member (the surface of the amorphous carbon coating) also increases, and there is a concern that the friction coefficient may increase further and the amount of wear associated therewith may increase.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、非晶質炭素被膜が形成された摺動部材において、該非晶質炭素被膜の初期馴染み性を向上させることができる摺動部材およびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to improve initial conformability of the amorphous carbon coating in a sliding member on which the amorphous carbon coating is formed. An object of the present invention is to provide a sliding member that can be made and a manufacturing method thereof.
前記課題を鑑み、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、非晶質炭素被膜の表面のグラファイト構造を増やすことにより、初期馴染み性が向上すると考え、この考えに基づいて、非晶質炭素材料に紫外線を照射することにより、この材料のグラファイト化が発現するとの新たな知見を得た。 In view of the above problems, the present inventors have intensively studied, and as a result, the initial conformability is improved by increasing the graphite structure on the surface of the amorphous carbon coating. We obtained new knowledge that the graphitization of this material is manifested by irradiating the carbon material with ultraviolet rays.
より詳細には、水素元素を含む非晶質炭素被膜を構成する非晶質炭素材料は、一般的に、sp3結合に対応するダイヤモンド構造、sp2結合に対応するグラファイト構造、及びこれらの結合及び水素結合が混在したアモルファス構造からなるが、発明者らの実験によれば、非晶質炭素被膜に水素元素を含む場合には、特に、紫外線の照射エネルギーにより非晶質炭素被膜の表面層がグラファイト構造に変質し易いとの新たな知見を得た。 More specifically, an amorphous carbon material constituting an amorphous carbon film containing a hydrogen element generally has a diamond structure corresponding to sp 3 bonds, a graphite structure corresponding to sp 2 bonds, and these bonds. According to the inventors' experiment, when the amorphous carbon film contains a hydrogen element, the surface layer of the amorphous carbon film is particularly affected by the irradiation energy of ultraviolet rays. Obtained new knowledge that it is easy to be transformed into a graphite structure.
本発明は、発明者らの前記新たな知見に基づくものであり、第一の本発明に係る摺動部材の製造方法は、基材の表面に、水素を含有した非晶質炭素被膜を成膜する工程と、前記非晶質炭素被膜の表面に紫外線を照射する工程と、を含むことを特徴とする。 The present invention is based on the above-mentioned new knowledge of the inventors, and the manufacturing method of the sliding member according to the first aspect of the present invention forms an amorphous carbon film containing hydrogen on the surface of a substrate. And a step of irradiating the surface of the amorphous carbon film with ultraviolet rays.
本発明によれば、基材の表面に形成(成膜)された非晶質炭素被膜の表面に、紫外線を照射することにより、その非晶質炭素被膜の表面層がグラファイト化する。これにより、この表面層は、紫外線照射を行っていない非晶質炭素のその他部分に比べて、グラファイト構造をより多く含んでいるので、摺動部材の初期馴染み性を向上させることができる。また、表面層のみをグラファイト化するので、非晶質炭素被膜そのものの強度は確保される。 According to the present invention, by irradiating the surface of the amorphous carbon film formed (deposited) on the surface of the substrate with ultraviolet rays, the surface layer of the amorphous carbon film is graphitized. Thereby, since this surface layer contains more graphite structures compared with the other part of the amorphous carbon which has not performed ultraviolet irradiation, the initial familiarity of a sliding member can be improved. Moreover, since only the surface layer is graphitized, the strength of the amorphous carbon coating itself is ensured.
また、第二の発明に係る摺動部材の製造方法は、前記基材に紫外線を照射しながら、前記基材の表面に、水素を含有した非晶質炭素被膜を成膜することを特徴とする。 Further, the manufacturing method of the sliding member according to the second invention is characterized in that an amorphous carbon film containing hydrogen is formed on the surface of the base material while irradiating the base material with ultraviolet rays. To do.
本発明によれば、基材の表面に向けて紫外線を照射しながら成膜するので、成膜した非晶質炭素被膜は、紫外線を照射せずに成膜した非晶質炭素被膜に比べて、含有するグラファイトを増加させることができる。また、第一の発明に比べて、紫外線が照射された層(紫外線の照射によりグラファイトを多く含む層)を厚くすることができるので、摺動時に摩滅し難く、摺動部材の摩擦係数の低い状態を持続させることができる。この別の態様における基材は、表面に紫外線を照射していない非晶質炭素被膜が予め形成された基材であってもよい。 According to the present invention, the film is formed while irradiating the surface of the substrate with ultraviolet rays, so the formed amorphous carbon film is compared with the amorphous carbon film formed without irradiating ultraviolet rays. , The graphite content can be increased. Further, compared with the first invention, the layer irradiated with ultraviolet rays (the layer containing a lot of graphite by the ultraviolet irradiation) can be thickened, so that it is difficult to wear during sliding and the friction coefficient of the sliding member is low. The state can be sustained. The base material in this another aspect may be a base material on which an amorphous carbon film whose surface is not irradiated with ultraviolet rays is formed in advance.
このように、上述したいずれの方法であっても、水素を含有した非晶質炭素被膜が形成された摺動部材は、非晶質炭素被膜に、少なくとも表面層に紫外線の照射された層、すなわち、紫外線の照射によりグラファイト化した表面層(紫外線照射しながら成膜した場合には、その被膜全体がグラファイトをより多く含有した被膜)を含むことができる。 Thus, in any of the above-described methods, the sliding member on which the amorphous carbon film containing hydrogen is formed has a layer in which at least the surface layer is irradiated with ultraviolet rays on the amorphous carbon film, That is, it can include a surface layer graphitized by irradiation with ultraviolet rays (when the film is formed while being irradiated with ultraviolet rays, the entire coating film contains more graphite).
また、ここでいう「グラファイト化」とは、非晶質炭素材料のアモルファス構造等の少なくとも一部が、グラファイト構造に変化する現象をいう。また、「紫外線によりグラファイト化した層」とは、非晶質炭素被膜に紫外線を照射して、グラファイトに一部が変質した層、又は、紫外線を照射しながら成膜した場合には、照射しない場合に、比べてグラファイトの含有量が増加した層をいう。 Further, “graphitization” here refers to a phenomenon in which at least a part of an amorphous structure or the like of an amorphous carbon material changes to a graphite structure. In addition, the “graphitized layer by ultraviolet rays” means that the amorphous carbon film is irradiated with ultraviolet rays, or is partially irradiated with graphite, or is not irradiated when the film is formed while being irradiated with ultraviolet rays. In some cases, it refers to a layer having an increased graphite content.
また、紫外線を照射しながら成膜する場合には、紫外線の照射を断続的に行いながら成膜することがより好ましい。本発明によれば、紫外線の照射を断続的に行うことにより、成膜された非晶質炭素被膜は、紫外線が照射された層(紫外線の照射によりグラファイト化した層)が、膜厚方向に、断続的に積層されることになる。すなわち、成膜された非晶質炭素被膜は、紫外線が照射された非晶質炭素材料からなる層と、紫外線が照射されていない非晶質炭素材料からなる層とが交互に積層されることなる。 In the case of forming a film while irradiating with ultraviolet rays, it is more preferable to form the film while intermittently irradiating with ultraviolet rays. According to the present invention, the amorphous carbon film formed by intermittently irradiating ultraviolet rays has a layer irradiated with ultraviolet rays (a layer graphitized by irradiation with ultraviolet rays) in the film thickness direction. , It will be laminated intermittently. That is, the formed amorphous carbon film is formed by alternately laminating a layer made of an amorphous carbon material irradiated with ultraviolet rays and a layer made of an amorphous carbon material not irradiated with ultraviolet rays. Become.
このようにして成膜した場合には、紫外線を照射によりグラファイト化した非晶質炭素材料からなる層が、摺動性に優れた層であり、紫外線を照射してない非晶質炭素材料からなる層が、硬質層であるので、これらの層を含む摺動部材は、耐摩耗性及び摺動性を向上させることができる。さらに、紫外線が照射された層は、グラファイトをより多く含むので、非晶質炭素被膜の内部に発生する圧縮応力を緩和することができる。これにより、これまでの方法に比べて、より膜厚の厚い非晶質炭素被膜を成膜することができる。 When the film is formed in this manner, the layer made of the amorphous carbon material graphitized by irradiation with ultraviolet rays is a layer having excellent slidability, and the amorphous carbon material not irradiated with ultraviolet rays is used. Since the layer to be formed is a hard layer, the sliding member including these layers can improve wear resistance and slidability. Furthermore, since the layer irradiated with ultraviolet rays contains more graphite, the compressive stress generated in the amorphous carbon coating can be relaxed. Thereby, an amorphous carbon film having a larger film thickness can be formed as compared with the conventional methods.
なお、紫外線を照射することにより、紫外線のエネルギーにより非晶質炭素材料がグラファイト化することができるのであれば、その紫外線の波長、強度、照射時間等は特に限定されるものでないが、発明者らの実験によれば、照射される紫外線の強度、照射時間等により、成膜時に照射される紫外線の照射エネルギーが高いほど、非晶質炭素被膜に含有するグラファイトが増加することがわかっており、これらの条件を適宜選定することにより、摺動特性、被膜の厚さ、被膜の密着性等を変化させることができる。 If the amorphous carbon material can be graphitized by the energy of ultraviolet rays by irradiation with ultraviolet rays, the wavelength, intensity, irradiation time, etc. of the ultraviolet rays are not particularly limited. According to these experiments, it is known that the graphite contained in the amorphous carbon film increases as the irradiation energy of the ultraviolet rays irradiated during film formation increases due to the intensity of the irradiated ultraviolet rays, the irradiation time, etc. By appropriately selecting these conditions, sliding characteristics, film thickness, film adhesion, and the like can be changed.
しかしながら、本発明に係る摺動部材の製造方法において、前記紫外線の照射エネルギーを増加させながら、前記成膜を行うことがより好ましい。このようにして成膜された非晶質炭素被膜は、前記基材の表面から非晶質炭素被膜の表面に向かって、前記非晶質炭素被膜に含まれるグラファイトが増加することになる。 However, in the manufacturing method of the sliding member according to the present invention, it is more preferable to perform the film formation while increasing the irradiation energy of the ultraviolet rays. In the amorphous carbon film thus formed, the graphite contained in the amorphous carbon film increases from the surface of the substrate toward the surface of the amorphous carbon film.
前記紫外線の照射エネルギーを増加させる方法としては、例えば、成膜しながら、照射強度を増加させる(具体的には照射する紫外線の波長を短くする)方法や、同じ条件で紫外線を照射しつつ、成膜速度を遅らせて(又は一端成膜を中断して)、成膜される層への照射量を増加させる方法などを挙げることができる。この結果、摺動面近傍には、グラファイトの含有量が多いため、摺動特性を向上させ、さらには、基材の表面の近傍は、グラファイトが摺動面近傍に比べて少なく、より硬質であるので、被膜強度を確保することができる。 As a method of increasing the irradiation energy of the ultraviolet ray, for example, a method of increasing the irradiation intensity (specifically, shortening the wavelength of the irradiated ultraviolet ray) while forming a film, or irradiating the ultraviolet ray under the same conditions, Examples include a method of increasing the irradiation amount to the layer to be formed by delaying the film formation rate (or interrupting the film formation once). As a result, there is a large amount of graphite in the vicinity of the sliding surface, so that the sliding characteristics are improved.Further, in the vicinity of the surface of the base material, there is less graphite compared to the vicinity of the sliding surface and it is harder. Therefore, the coating strength can be ensured.
本発明に係る摺動部材の製造方法において、前記照射する紫外線の波長を350nm以下の波長とした紫外線を照射することがより好ましい。
本発明に係る摺動部材の製造方法において、非晶質炭素被膜の表面に照射する紫外線の波長は350nm以下、より好ましくは312nm以下の波長の紫外線を非晶質炭素被膜の表面に照射することにより、グラファイト化をより好適に発現することができ、照射された紫外線の波長が350nm以下で成膜された被膜により、好適に摺動部材の初期摩擦係数を低下させ、これにより初期摩耗を低減することができる。
In the manufacturing method of the sliding member according to the present invention, it is more preferable to irradiate the ultraviolet rays having a wavelength of 350 nm or less.
In the method for manufacturing a sliding member according to the present invention, the surface of the amorphous carbon coating is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 350 nm or less, more preferably 312 nm or less. By this, the graphitization can be expressed more favorably, and the initial friction coefficient of the sliding member is preferably lowered by the film formed with the wavelength of the irradiated ultraviolet ray being 350 nm or less, thereby reducing the initial wear. can do.
また、発明者らの後述する実験によれば、非晶質炭素被膜に水素を含むことで、非晶質炭素被膜がグラファイト化にすることがわかっており、本発明に係る摺動部材の製造方法において、前記非晶質炭素被膜に含有する水素含有量が、3〜35原子%となるように、前記非晶質炭素被膜を成膜することがより好ましい。 In addition, according to the experiments described later by the inventors, it has been found that the amorphous carbon film is converted to graphitization by containing hydrogen in the amorphous carbon film, and the sliding member according to the present invention is manufactured. In the method, the amorphous carbon film is more preferably formed such that the hydrogen content contained in the amorphous carbon film is 3 to 35 atomic%.
本発明によれば、このような範囲の水素含有量を含む非晶質炭素被膜を基材表面に成膜する、被膜強度を確保すると共に、非晶質炭素被膜のグラファイト化をより好適に発現することができる。 According to the present invention, an amorphous carbon film having a hydrogen content in such a range is formed on the surface of the substrate, the film strength is ensured, and graphitization of the amorphous carbon film is more favorably expressed. can do.
本発明によれば、基材表面に形成された非晶質炭素被膜の初期馴染み性を含む摺動特性を、容易に向上させることができる。 According to the present invention, the sliding characteristics including the initial conformability of the amorphous carbon coating formed on the substrate surface can be easily improved.
以下の本発明の摺動部材及びその製造方法を2つの実施形態について説明する。図1は、第一及び第二の実施形態の摺動部材を製造(基材に被膜を成膜)するための模式的な装置構成図である。また、図3の(a)、(b)は、第一実施形態に係る摺動部材の製造方法を説明するための図である。第一施形態に係る摺動部材の製造方法は、基材の表面に非晶質炭素被膜を成膜する工程と、この成膜された非晶質炭素被膜の表面に、紫外線を照射する工程の2つの工程を少なくとも含むものである。 The following two embodiments of the sliding member and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for manufacturing the sliding members of the first and second embodiments (forming a film on a base material). Moreover, (a), (b) of FIG. 3 is a figure for demonstrating the manufacturing method of the sliding member which concerns on 1st embodiment. The manufacturing method of the sliding member according to the first embodiment includes a step of forming an amorphous carbon film on the surface of a substrate and a step of irradiating the surface of the formed amorphous carbon film with ultraviolet rays. These steps are included at least.
まず、摺動部材の基材Wを準備する。この基材Wの材質としては、摺動時において非晶質炭素被膜との密着性を確保することができるような材質および表面硬さを有する材料であれば、特に限定されるものではなく、例えば、鋼、鋳鉄、アルミニウム、高分子樹脂等の基材などを挙げることができる。 First, the base material W of the sliding member is prepared. The material of the base material W is not particularly limited as long as the material has a surface hardness and a material that can ensure adhesion with the amorphous carbon coating during sliding, For example, base materials, such as steel, cast iron, aluminum, polymer resin, etc. can be mentioned.
そして、基材Wを成膜装置(イオンビームミキシング装置)100A内に配置する。まず、アルゴンイオンビームガン52により、基材Wの表面を清浄化する。そして、図1に示すような成膜装置100Aを用いて、この基材Wの表面に非晶質窒化炭素被膜を成膜する(成膜工程)。具体的には、図1に示すように、基材WがカーボンターゲットTと対向するように、チャンバ50内の基材を保持し、アルゴンイオンビームガン51からアルゴンイオンをカーボンターゲットTに照射し、カーボンターゲットTをカーボンスパッター粒子Cにして、図3(a)に示すように、基材Wの表面に非晶質炭素被膜Dの成膜を行う。この際、水素ガスをチャンバ50内に導入することにより、非晶質炭素被膜Dに水素を含有させることができる。このとき、アルゴンイオンビームガン52からアルゴンビームを照射しながら、成膜を行ってもよい。
And the base material W is arrange | positioned in the film-forming apparatus (ion beam mixing apparatus) 100A. First, the surface of the substrate W is cleaned by the argon
ここで、非晶質炭素被膜を摺動部材の基材表面に成膜するにあたっては、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンビームミキシングなどを利用した物理気相成長法(PVD)により成膜してもよく、後述する図2に示す装置100Bを用いて、プラズマ処理などを利用した化学気相成長法(CVD)により成膜してもよく、これらの方法を組み合わせた方法により成膜してもよく、非晶質炭素被膜に、水素原子を含むことができるものであれば、特に成膜方法は限定されるものではない。
Here, when forming the amorphous carbon film on the surface of the base material of the sliding member, the film is formed by physical vapor deposition (PVD) using vacuum deposition, sputtering, ion plating, ion beam mixing, or the like. Alternatively, a film may be formed by a chemical vapor deposition method (CVD) utilizing plasma treatment or the like using an
また、このような成膜時において非晶質炭素被膜中に、Si、Ti、Cr、Fe、Mo、W、Bなどの添加元素を含有させてもよく、このような元素を添加することにより、被膜の表面硬さを調整してもよい。 In addition, an additive element such as Si, Ti, Cr, Fe, Mo, W, or B may be included in the amorphous carbon film during the film formation. By adding such an element, The surface hardness of the coating may be adjusted.
また、成膜時に、前記非晶質炭素被膜に含有される水素含有量が、3〜35原子%となるように、前記非晶質炭素被膜を成膜することがより好ましい。水素含有量は、例えば、プラズマCVDにより成膜する場合に、反応ガスとして、メタン(CH4)、アセチレン(C2H2)等の炭化水素系の反応ガスを用いて、これらのガスの種類、量等を調整するような一般的に知られた方法により調整することができ、水素含有量が調整できるのであれば特にこの方法は限定されるものではない。 Further, it is more preferable to form the amorphous carbon film so that the hydrogen content contained in the amorphous carbon film is 3 to 35 atomic% during film formation. For example, when the film is formed by plasma CVD, the hydrogen content is a hydrocarbon-based reaction gas such as methane (CH 4 ) or acetylene (C 2 H 2 ) as a reaction gas. The method is not particularly limited as long as the hydrogen content can be adjusted by a generally known method of adjusting the amount or the like.
次に、このようにして、成膜された非晶質炭素被膜Dの表面に、紫外線照射装置60からの紫外線UVを照射することにより、図3(b)に示すように、非晶質炭素被膜Dの表面層Gをグラファイト化する。これにより、摺動部材の摺動面となる非晶質炭素被膜の表面の初期馴染み性を向上させることができる。すなわち、摺動部材の初期摩擦係数を低くすることができ、これにより初期摩耗も低減することができる。また、表面層のみをグラファイト化するので、非晶質炭素被膜そのものの強度は確保される。
Next, by irradiating the surface of the amorphous carbon film D thus formed with ultraviolet rays UV from the
ここで、紫外線照射装置60は、一般的に紫外線の波長は、10〜400nmの範囲にあり、このような波長の紫外線は、低圧水銀ランプ(波長:185,254nm)、高圧水銀ランプ(波長:302,365,436,546,577nm)、あるいは、エキシマレーザー(波長ArF:193nm,KrF:249nm,XeCl:308nm)などにより発生させることができる。本実施形態では、この範囲の波長のうち、350nm以下の波長、より好ましくは、312nm以下の波長の紫外線を照射することがより好ましい。また、波長の紫外線を発生させることができるのであれば、紫外線発生装置は、特に限定されるものではない。
Here, the
このような波長の紫外線を非晶質炭素被膜の表面に照射することにより、その被膜の表面層のグラファイト化をより好適に発現することができ、摺動部材の初期摩擦係数の低減を図ることができる。特に、前述した範囲の水素含有量の非晶質炭素被膜を基材の表面に形成することにより、被膜強度を確保すると共に、非晶質炭素被膜の表面層のグラファイト化をより好適に発現することができる。 By irradiating the surface of the amorphous carbon film with ultraviolet light having such a wavelength, the surface layer of the film can be more suitably graphitized, and the initial friction coefficient of the sliding member can be reduced. Can do. In particular, by forming an amorphous carbon film having a hydrogen content in the above-mentioned range on the surface of the substrate, the film strength is ensured and the surface layer of the amorphous carbon film is more suitably expressed. be able to.
このようにして得られた摺動部材は、基材の表面に、水素を含有した非晶質炭素被膜が形成された摺動部材であって、この非晶質炭素被膜は、紫外線の照射によりグラファイト化した表面層を含むことになる。 The sliding member thus obtained is a sliding member in which an amorphous carbon film containing hydrogen is formed on the surface of a substrate, and this amorphous carbon film is formed by irradiation with ultraviolet rays. It will contain a graphitized surface layer.
なお、この基材Wの表面には、非晶質炭素被膜Wを成膜前に、基材と非晶質炭素被膜との密着力を高めるために、ケイ素(Si)からなる中間層を設けてもよく、さらにケイ素の代わりに、クロム(Cr)、チタン(Ti)またはタングステン(W)を用いてもよい。 An intermediate layer made of silicon (Si) is provided on the surface of the substrate W in order to increase the adhesion between the substrate and the amorphous carbon coating before the amorphous carbon coating W is formed. Further, chromium (Cr), titanium (Ti), or tungsten (W) may be used instead of silicon.
次に、第二実施形態に係る摺動部材の製造方法を説明する。第一実施形態と相違する点は、第二実施形態は、紫外線を照射するタイミングを、成膜と同時に行う点であり、それ以外に関しては、以下の詳細な説明を省略する。 Next, the manufacturing method of the sliding member which concerns on 2nd embodiment is demonstrated. The second embodiment is different from the first embodiment in that the timing of irradiating ultraviolet rays is performed at the same time as the film formation, and the following detailed description is omitted for the other points.
まず、必要に応じて、図1に示すように、スパッタリングにより、基材の表面に非晶質炭素被膜Dを形成する。なお、本発明のうち第二の発明に係る基材とは、この非晶質炭素被膜が形成された基材を含む概念である。 First, as necessary, as shown in FIG. 1, an amorphous carbon film D is formed on the surface of the substrate by sputtering. In addition, the base material which concerns on 2nd invention among this invention is a concept containing the base material in which this amorphous carbon film was formed.
次に、図3(c)に示すように、非晶質炭素被膜Dが形成された基材の表面に向けて、紫外線照射装置60からの紫外線UVを照射しながら、その表面に、さらに、カーボンスパッター粒子Cにより、水素を含有した非晶質炭素被膜(紫外線が照射された層)Gを形成する。このようにして、成膜された非晶質炭素被膜Gは、紫外線UVを照射せずに成膜した非晶質炭素被膜Dに比べて、グラファイトの含有量が多い、グラファイト化した被膜であり、第一実施形態のグラファイト化した表面層よりも厚い。この結果、初期馴染み性ばかりでなく、従来の非晶質炭素被膜が形成された摺動部材に比べて、継続的に長時間、摺動部材の摺動特性を持続させることができる。
Next, as shown in FIG. 3 (c), while irradiating the surface of the base material on which the amorphous carbon coating D is formed with ultraviolet UV from the
また、本実施形態の変形例として、例えば、図3(d)に示すように、断続的に紫外線UVを照射してもよい。具体的には、成膜工程において、紫外線をパルス状で周期的に照射する。これにより、紫外線の照射を断続的に行うことにより、成膜された非晶質炭素被膜は、紫外線の照射によりグラファイト化した層(紫外線が照射された層)Gが、膜厚方向に、断続的に積層されることになる。 In addition, as a modification of the present embodiment, for example, as illustrated in FIG. Specifically, in the film forming step, ultraviolet rays are periodically irradiated in a pulse shape. As a result, the amorphous carbon film formed by intermittently irradiating with ultraviolet rays has a graphitized layer (layer irradiated with ultraviolet rays) G that is intermittently irradiated in the film thickness direction. Will be laminated.
非晶質炭素被膜の膜厚方向に沿って、紫外線の照射によりグラファイト化した層(紫外線が照射された層)Gと、これに比べてグラファイトが少ない層(紫外線が照射されていない層)Dと、が交互に積層されることなる。このようにして成膜した場合には、紫外線の照射によりグラファイト化した層Gが、被膜の内部に発生する圧縮応力を緩和することができるので、これまでの方法に比べて、膜厚の厚い非晶質炭素被膜を成膜することができる。 Along with the film thickness direction of the amorphous carbon film, a layer (G layer irradiated with ultraviolet rays) G by irradiation with ultraviolet rays and a layer (layer not irradiated with ultraviolet rays) D with less graphite compared to this are obtained. And are stacked alternately. When the film is formed in this manner, the layer G that has been graphitized by irradiation with ultraviolet rays can relieve the compressive stress generated in the film, so that it is thicker than conventional methods. An amorphous carbon film can be formed.
また、別の態様としては、紫外線の照射エネルギーを成膜に従って増加させながら、成膜してもよい。例えば、成膜時に照射する紫外線の波長を段階的に短くすることにより、達成することができる。このようにして成膜された非晶質炭素被膜は、基材の表面から非晶質炭素被膜の表面(摺動面)に向かって、非晶質炭素被膜に含まれるグラファイトを増加させることができる。 As another aspect, the film may be formed while increasing the irradiation energy of ultraviolet rays according to the film formation. For example, this can be achieved by shortening the wavelength of the ultraviolet rays irradiated during film formation stepwise. The amorphous carbon film thus formed can increase the graphite contained in the amorphous carbon film from the surface of the substrate toward the surface (sliding surface) of the amorphous carbon film. it can.
また、第二実施形態は、図1に示す成膜装置100Aにより、成膜を行ったが、例えば、図2に示す成膜装置100Bにより成膜を行ってもよい。図2に示す成膜装置100Bは、直流プラズマCVD装置であり、チャンバ55内に、メタンガス等の炭化水素系ガスを導入し、直流電源56に、電極57と基材Wとを接続し、これらの間にプラズマを発生しながら、プラズマCVD法により、基材Wの表面に成膜を行う。
In the second embodiment, the film is formed by the
この際に、チャンバ55の窓58を介して、紫外線照射装置60からの紫外線UVを、基材Wの表面に照射しながら成膜を行う。これにより、紫外線の照射によりグラファイト化した層を得ることができる。紫外線UVの照射は、上述したように、その波長(紫外線強度)、照射時間(照射タイミング)等を適宜設定することにより、所望の被膜を成膜することができる。また、窓58は、例えば、石英、セレン化亜鉛、臭化カリウムなどの紫外線UVが透過することができる材料であればよい。
At this time, film formation is performed while irradiating the surface of the substrate W with ultraviolet UV from the
以下に、本発明を実施例により説明する。
(実施例1)
<ディスク試験片(摺動部材)の製作>
本発明に係る摺動部材として、以下に示すディスク試験片を製作した。具体的には、非晶質炭素被膜を成膜する基材として、直径50mm、厚み0.3mm、円部表面(摺動面)が鏡面状態(100面方位)となる、ディスク形状のシリコンウェハSを準備した。そして、プラズマCVD法により、この基材の表面に水素含有量が13原子%、層厚さ1.8μmの水素を含有した非晶質炭素被膜(H−DLC被膜)を成膜した。これは、商品名HT−DLC(水素含有DLC,日本アイティエフ社製、水素含有量13原子%)に相当する。なお、実施例1及び以下に示す例では、水素含有量は、RBS(ラザフォード後方散乱分析法)により測定し、確認している。
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.
Example 1
<Manufacture of disk test piece (sliding member)>
As a sliding member according to the present invention, the following disk test piece was manufactured. Specifically, as a substrate for forming an amorphous carbon film, a disk-shaped silicon wafer having a diameter of 50 mm, a thickness of 0.3 mm, and a circular surface (sliding surface) in a mirror state (100 plane orientation) S was prepared. Then, an amorphous carbon film (H-DLC film) containing hydrogen having a hydrogen content of 13 atomic% and a layer thickness of 1.8 μm was formed on the surface of the substrate by plasma CVD. This corresponds to the trade name HT-DLC (hydrogen-containing DLC, manufactured by Nippon IT Co., Ltd., hydrogen content 13 atomic%). In Example 1 and the examples shown below, the hydrogen content is measured and confirmed by RBS (Rutherford backscattering analysis).
次に、紫外線発生用光源として、バイリンク(コスモ・バイオ社製、BLX−312)を用いて、紫外線の波長254nmにスペクトルのピークを持つ放電管(CST−8C)を使用して、基材の表面に成膜された非晶質炭素被膜に波長254nmの紫外線を30分間照射し、ディスク試験片を製作した。なお、最大UV照射エネルギーは0〜99.99ジュールであり、照射範囲は260mm×300mmである。また、ランプハウス内の雰囲気は大気で、ランプから被膜表面までの距離は160mmである。 Next, a bilink (BLX-312, manufactured by Cosmo Bio Inc.) is used as a light source for generating ultraviolet rays, and a discharge tube (CST-8C) having a spectral peak at an ultraviolet wavelength of 254 nm is used. A disk test piece was manufactured by irradiating the amorphous carbon film formed on the surface of the substrate with ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm for 30 minutes. The maximum UV irradiation energy is 0 to 99.99 Joules, and the irradiation range is 260 mm × 300 mm. The atmosphere in the lamp house is air, and the distance from the lamp to the coating surface is 160 mm.
[評価試験]
<オージェ電子分光法(AES)による原子組成分析>
紫外線の照射による非晶質炭素被膜の原子組成の変化を明らかにするため、オージェ電子分光法により分析を行った。このオージェ電子分光法は、超高真空中に保持された固体試料に電子ビームを照射し、発生するオージェ電子を検出して、表面の特に極表面微小部の元素分析を行う手法である。固体表面近傍の数nmまでの深さで発生したオージェ電子のみが脱出可能であることから、極表面の分析が可能である。本実施例では、Perkin−Elmer社製オージェ電子分光分析装置を使用して、一次電子の加速電圧5kV,電流100nmの条件で、非晶質炭素被膜の表面の元素分析を行った。この分析結果を図4に示す。
[Evaluation test]
<Atom composition analysis by Auger electron spectroscopy (AES)>
In order to clarify the change of the atomic composition of the amorphous carbon film by ultraviolet irradiation, analysis was performed by Auger electron spectroscopy. This Auger electron spectroscopy is a technique for irradiating a solid sample held in an ultra-high vacuum with an electron beam, detecting the Auger electrons that are generated, and performing elemental analysis of the surface, in particular, the very minute surface. Since only Auger electrons generated at a depth of up to several nanometers near the solid surface can escape, analysis of the pole surface is possible. In this example, an elemental analysis of the surface of the amorphous carbon film was performed using an Auger electron spectroscopic analyzer manufactured by Perkin-Elmer under the conditions of an acceleration voltage of primary electrons of 5 kV and a current of 100 nm. The analysis results are shown in FIG.
なお、図4(a)は、運動エネルギー150〜500eVの範囲の正規化強度であり、図4(b)は、運動エネルギー220〜300eVの範囲の正規化強度を示したものである。また、参考例として、紫外線照射に伴う構造変化を明らかにするために、高配向性グラファイト(HOPG:high oriented pure graphite)を準備し、同様の方法で分析した。この分析結果も合わせて、図4に示す。
4A shows the normalized intensity in the range of
<硬さ試験及びヤング率の測定>
エリオニクス社製超微小押込み硬さ試験機ENT−1100aを使用して、ディスク試験片の非晶質炭素被膜の微小押し込み硬さ試験を行った。具体的には、圧子に、稜間度115°の三角錐ダイヤモンド圧子(Berkovich圧子)を用いて、ディスク試験片のシリコン表面を下にして、接着剤で固定して、接着剤が乾くまで放置し、試験を行った。非晶質炭素被膜の押込み試験において最大押込み深さは、試験片の基材に影響が出ないように、押込み荷重を10mgfに設定し、膜厚の10分の1以下となるようにした。これにより、硬さ及びヤング率を測定した。この結果を表1に示す。
<Measurement of hardness test and Young's modulus>
A micro indentation hardness test of the amorphous carbon coating of the disk specimen was performed using an ultra micro indentation hardness tester ENT-1100a manufactured by Elionix. Specifically, a triangular pyramid diamond indenter (Berkovich indenter) with a ridge degree of 115 ° is used as the indenter, and the silicon surface of the disk specimen is fixed with an adhesive, and is left until the adhesive is dry. The test was conducted. In the indentation test of the amorphous carbon film, the indentation load was set to 10 mgf so that the base material of the test piece was not affected, and the indentation load was set to 1/10 or less of the film thickness. Thereby, hardness and Young's modulus were measured. The results are shown in Table 1.
<表面粗さの測定>
原子間力顕微鏡(AFM)を用いて、ディスク試験片の非晶質炭素被膜の表面粗さを測定した。原子間力顕微鏡は、試料と探針間に働く力を利用して試料表面の凹凸をナノメートルレベルでの分解能で観察できるものである。装置は、測定ヘッド(セイコーインスツルメンツ株式会社製 NPX100)、コントローラ(セイコーインスツルメンツ株式会社製Nanopocs1000)で構成されている。測定範囲0.5nm〜1000μm、スキャン速度12〜1792秒/フレームで測定を行うことができるものである。この測定により得られた被膜表面の中心線平均粗さRa、最大高さ粗さRyを表2に示す。
<Measurement of surface roughness>
Using an atomic force microscope (AFM), the surface roughness of the amorphous carbon coating of the disk specimen was measured. An atomic force microscope is capable of observing irregularities on the surface of a sample with a resolution at the nanometer level by utilizing the force acting between the sample and the probe. The apparatus includes a measuring head (NPX100 manufactured by Seiko Instruments Inc.) and a controller (Nanopocs1000 manufactured by Seiko Instruments Inc.). Measurement can be performed at a measurement range of 0.5 nm to 1000 μm and a scanning speed of 12 to 1792 seconds / frame. Table 2 shows the centerline average roughness Ra and the maximum height roughness Ry of the coating surface obtained by this measurement.
<表面自由エネルギーの測定>
ディスク試験片の非晶質炭素被膜の接触角及び表面自由エネルギーを測定した。表面自由エネルギーは、固体表面の活性度合いを表すものであり、固体試料に対して水(H2O)及びヨウ化メチレン(CH2I2)(異なる2種類の液)の液滴を表面に滴下し、それぞれの液体と固体試料(ディスク試験片の被膜)との成す角度、接触角度を測定することによって算出した。また、この接触角度αは、液滴法により測定した。液滴の直径dと液滴の高さhを測定し、これらの値から接触角度を算出した。この結果として接触角度を図5に、表面自由エネルギーを図6に示す。
<Measurement of surface free energy>
The contact angle and surface free energy of the amorphous carbon coating on the disk specimen were measured. The surface free energy represents the degree of activity of the solid surface, and droplets of water (H 2 O) and methylene iodide (CH 2 I 2 ) (two different types of liquids) are applied to the surface of the solid sample. It was calculated by dropping and measuring the angle formed by each liquid and the solid sample (coating of the disk test piece) and the contact angle. The contact angle α was measured by a droplet method. The droplet diameter d and the droplet height h were measured, and the contact angle was calculated from these values. As a result, the contact angle is shown in FIG. 5, and the surface free energy is shown in FIG.
<摩擦試験>
以下の手順で摩擦試験を行った。まず、直径8mm、以下の表1に示す窒化珪素球を準備した。
<Friction test>
The friction test was conducted according to the following procedure. First, a silicon nitride sphere having a diameter of 8 mm and shown in Table 1 below was prepared.
図7に示すボールオンディスク摩擦試験機を用いた。摩耗試験を行う事前準備として、ボール試験片Bをアセトンとエタノールで各10分間超音波洗浄した。その後、ボール試験片Bを試験機の本体から取り外したボールホルダー35に固定し、光学顕微鏡(図示せず)を用いてこの表面に傷が無いことを確認後、これらをデシケータ(図示せず)内に投入し、ボール試験片Bを乾燥させた。一方、ディスク試験片Pの表面に形成した非晶質炭素被膜の表面(摺動面)の埃などの異物をハンドブロー(図示せず)で取り除いた。
A ball-on-disk friction tester shown in FIG. 7 was used. As a preliminary preparation for the wear test, the ball specimen B was ultrasonically cleaned with acetone and ethanol for 10 minutes each. Thereafter, the ball test piece B is fixed to the
次に、ディスク試験片Pをディスクホルダー44に保持させると共に、ボール試験片Bが固定されたボールホルダー35をステージ31と一体となるように試験機の本体に取り付けた。平行板ばね32に接着したひずみゲージ33(協和電業製,KF−1−120−C1−16)を用いて、ボール試験片Bがディスク試験片Pの非晶質炭素被膜の表面に対して付加される荷重の値が0.1Nの荷重が付加されるようにステージ31を調整して、これらを当接させた。なお、ボール試験片Bとディスク試験片Pの接触位置は、この3軸ステージ31によって決定され、垂直荷重は、z軸を上下させることにより調整した。
Next, the disc test piece P was held by the
そして、乾式下(乾燥摩擦条件下)で大気中(図に示す条件)において、モータ41を駆動してプーリ42を回転させ、ベルト43を介してディスクホルダー44のディスク試験片Pを、ボール試験片Bに対して相対速度(摺動速度)が8.4×10−2m/s(回転数400rpm)となる定速回転条件で、回転させた。
The
このときの摩擦力を、ひずみゲージ34で測定し、センサインターフェイス(協和電業製,PCD−300A)を介して、コンピュータ内にデータを取り込み、記録した。そして、摩擦係数を換算した。この結果を図8に示す。
The frictional force at this time was measured with the
(実施例2)
実施例1と同じようにして、ディスク試験片を製作した。実施例1と相違する点は、波長321nmにスペクトルピークを持つ放電管(CST−8B)を用いて、波長321nmの紫外線を、非晶質炭素被膜に照射した点である。そして、これらに対して、実施例1と同様に一連の評価試験を行った。この結果を、図4〜6、8、表1及び2に示す。
(Example 2)
A disk test piece was produced in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that an amorphous carbon film is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 321 nm using a discharge tube (CST-8B) having a spectral peak at a wavelength of 321 nm. Then, a series of evaluation tests were performed on these as in Example 1. The results are shown in FIGS. 4 to 6 and 8 and Tables 1 and 2.
(比較例1)
実施例1と同じようにして、ディスク試験片を製作した。実施例1と相違する点は、紫外線を非晶質炭素被膜に照射していない点である。そして、実施例1と同様に一連の評価試験を行った。この結果を、図4〜6、8、表1及び2に示す。
(Comparative Example 1)
A disk test piece was produced in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that the amorphous carbon film is not irradiated with ultraviolet rays. A series of evaluation tests were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. 4 to 6 and 8 and Tables 1 and 2.
(比較例2)
実施例1と同じようにして、ディスク試験片を製作した。実施例1と相違する点は、波長365nmにスペクトルピークを持つ放電管(CST−8A)を用いて、波長365nmの紫外線を、非晶質炭素被膜に照射した点である。そして、実施例1と同様に一連の評価試験を行った。この結果を、図4〜6、8、表1及び2に示す。
(Comparative Example 2)
A disk test piece was produced in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that the amorphous carbon film is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm using a discharge tube (CST-8A) having a spectral peak at a wavelength of 365 nm. A series of evaluation tests were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. 4 to 6 and 8 and Tables 1 and 2.
(比較例3〜6)
実施例1と同じようにしてディスク試験を製作した。実施例1と相違する点は、スパッタリングより、層厚さ約0.5μmの非晶質炭素被膜が形成されたディスク試験片(水素フリーDLC:水素含有量1原子%(日本アイティエフ社製))を用いた点であり、比較例3〜5は、照射する紫外線の波長を順次254nm、312nm、365nmとして30分間照射しており、比較例6は紫外線を照射していない点である。そして、実施例1と同じように摩擦試験を行った。この結果を、図9に示す。
(Comparative Examples 3-6)
A disk test was manufactured in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that a disk test piece (hydrogen-free DLC: hydrogen content 1 atom% (manufactured by Japan IT) was formed by sputtering to form an amorphous carbon film having a layer thickness of about 0.5 μm. In Comparative Examples 3 to 5, the wavelengths of ultraviolet rays to be irradiated were irradiated in order of 254 nm, 312 nm, and 365 nm for 30 minutes, and Comparative Example 6 was not irradiated with ultraviolet rays. A friction test was performed in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG.
[結果1:オージェ電子分光法による結果]
図4(a)、(b)に示すように、参考例の運動エネルギー235〜245eVあたりに見えるグラファイトのショルダーピーク(具体的には237eV程度において少し盛り上がった部分)と、各実施例とを比較すると、実施例2の波長312nmの紫外線を照射した非晶質炭素被膜については、特に参考例と似た波形形状が得られた。また、実施例1の245nmについても、実施例1ほどではないが、参考例と似た波形形状が得られた。このことから、実施例1および2の非晶質炭素被膜の表面層は、紫外線照射により、グラファイト化したと考えられる。逆に、紫外線を照射してない比較例1および比較例2の非晶質炭素被膜については、なだらかな形状となっており、参考例にみられるショルダーピークの形状とは異なっていた。なお、発明者らは、水素を含有させない非晶質炭素被膜に紫外線(上に示す全ての波長に対して)を照射して、同様の分析を行ったが、この場合も比較例1と同様の結果となった。
[Result 1: Result by Auger electron spectroscopy]
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the graphite shoulder peak (specifically, a portion raised slightly at about 237 eV) around the kinetic energy 235 to 245 eV of the reference example is compared with each example. Then, the waveform shape similar to the reference example was especially obtained about the amorphous carbon film irradiated with the ultraviolet-ray of wavelength 312nm of Example 2. FIG. Also, the waveform shape similar to that of the reference example was obtained for 245 nm of Example 1 although not as much as Example 1. From this, it is considered that the surface layer of the amorphous carbon film of Examples 1 and 2 was graphitized by ultraviolet irradiation. On the contrary, the amorphous carbon films of Comparative Examples 1 and 2 that were not irradiated with ultraviolet rays had a gentle shape, which was different from the shape of the shoulder peak seen in the reference example. The inventors performed the same analysis by irradiating the amorphous carbon film not containing hydrogen with ultraviolet rays (for all the wavelengths shown above). As a result.
[結果2:硬さ試験の結果]
表1に示すように、実施例1の表面硬さ(13.0GPa)及び実施例2の表面硬さ(12.2GPa)は、比較例1(13.6GPa)の表面硬さに比べて、低下していた。
[Result 2: Result of hardness test]
As shown in Table 1, the surface hardness (13.0 GPa) of Example 1 and the surface hardness (12.2 GPa) of Example 2 are compared to the surface hardness of Comparative Example 1 (13.6 GPa). It was falling.
[結果3:表面粗さの測定結果]
表2に示すように、実施例1及び2、比較例1及び2いずれも、中心線平均粗さRa、最大高さ粗さRyいずれも大きな差はみられなかった。これにより、非晶質炭素被膜の表面に、紫外線を照射したとしても、表面粗さは変化していないといえる。
[Result 3: Measurement result of surface roughness]
As shown in Table 2, in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, there was no significant difference in any of the centerline average roughness Ra and the maximum height roughness Ry. Thereby, it can be said that the surface roughness does not change even if the surface of the amorphous carbon film is irradiated with ultraviolet rays.
[結果4:表面自由エネルギーの測定結果]
図5及び6に示すように、実施例1の254nm及び実施例2の312nmの波長の紫外線を照射した非晶質炭素被膜の水の接触角度は、比較例1の紫外線を照射していないものと比べて、接触角度は小さくなっており、それに伴い表面自由エネルギーは増加していた。
[Result 4: Measurement result of surface free energy]
As shown in FIGS. 5 and 6, the water contact angle of the amorphous carbon coating irradiated with the ultraviolet light of 254 nm of Example 1 and 312 nm of Example 2 is not irradiated with the ultraviolet light of Comparative Example 1. The contact angle was smaller than that, and the surface free energy increased accordingly.
[結果5:摩擦試験の結果1]
図8に示すように、実施例1の254nm及び実施例2の312nmの波長の紫外線を照射したものは、200〜4500サイクル(回数)で、摩擦係数μ=0.02〜0.05程度の低摩擦を発現し、摩擦係数は安定していた。その後、摺動サイクル数(摩擦繰返し数)が5000サイクル程度から摩擦係数は徐々に増加し、最終的には、摩擦係数は、0.1〜0.15程度となり、比較例1と同程度となった。
[Result 5: Result 1 of friction test]
As shown in FIG. 8, the ones irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm of Example 1 and 312 nm of Example 2 have a friction coefficient μ of about 0.02 to 0.05 in 200 to 4500 cycles (number of times). Low friction was developed and the coefficient of friction was stable. Thereafter, the friction coefficient gradually increases from about 5000 sliding cycles (friction repetition number), and finally the friction coefficient is about 0.1 to 0.15, which is about the same as Comparative Example 1. became.
一方、比較例1の紫外線を照射していないものは、摩擦初期から0.1〜0.2程度の摩擦係数を維持していた。また比較例2の365nmの波長の紫外線を照射したものは、摩擦係数は、初期0.1程度であり、その後繰り返し摩擦と共に、摩擦係数は0.15程度になり、最終的には摩擦係数は0.1以下とはならず、0.15程度となった。 On the other hand, the sample of Comparative Example 1 which was not irradiated with ultraviolet rays maintained a friction coefficient of about 0.1 to 0.2 from the initial stage of friction. In addition, the sample of Comparative Example 2 irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm has an initial coefficient of friction of about 0.1, and then with repeated friction, the coefficient of friction becomes about 0.15, and finally the coefficient of friction is It was not less than 0.1, but was about 0.15.
また、図9に示すように、比較例3〜6の水素をほとんど含有しない非晶質炭素被膜が成膜されたものは、紫外線照射に対する摩擦係数の低減(低摩擦化)を確認することができなかった。 In addition, as shown in FIG. 9, the film of amorphous carbon film containing almost no hydrogen of Comparative Examples 3 to 6 can confirm the reduction of friction coefficient (lower friction) against ultraviolet irradiation. could not.
結果3と結果5を踏まえると、実施例1及び2の非晶質炭素被膜の表面層として、軟質な低せん断層が形成され、結果1からこの軟質な低せん断層は、比較例1よりもグラファイト構造を多く含む層である考えられる。これは、紫外線の照射により、非晶質炭素被膜の表面層が、グラファイト構造をより多く含む層に変質した(グラファイト化した)ことによると考えられる。
Based on the
(実施例3)
実施例1と同じようにして、ディスク試験片を製作した。実施例1と相違する点は、紫外線(波長254nm)の照射時間を60分にした点である。そして、実施例1と同じように摩擦試験を行った。この結果を、図10に示す。
Example 3
A disk test piece was produced in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that the irradiation time of ultraviolet rays (wavelength 254 nm) is set to 60 minutes. A friction test was performed in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG.
(実施例4)
実施例2と同じようにして、ディスク試験片を製作した。実施例1と相違する点は、紫外線(波長312nm)の照射時間を60分にした点である。そして、実施例1と同じように摩擦試験を行った。この結果を、図10に示す。
Example 4
A disk test piece was produced in the same manner as in Example 2. The difference from Example 1 is that the irradiation time of ultraviolet rays (wavelength 312 nm) is set to 60 minutes. A friction test was performed in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG.
(比較例7)
比較例1と同じディスク試験片を製作した。そして、実施例1と同じように摩擦試験を行った。この結果を、図10に示す。
(Comparative Example 7)
The same disk test piece as in Comparative Example 1 was produced. A friction test was performed in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG.
(比較例8)
比較例2と同じようにして、ディスク試験片を製作した。実施例1と相違する点は、紫外線(波長365nm)の照射時間を60分にした点である。そして、実施例1と同じように摩擦試験を行った。この結果を、図10に示す。
(Comparative Example 8)
A disc test piece was manufactured in the same manner as in Comparative Example 2. The difference from Example 1 is that the irradiation time of ultraviolet rays (wavelength 365 nm) is set to 60 minutes. A friction test was performed in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG.
[結果6:摩擦試験の結果2]
図10に示すように、実施例3の254nm及び実施例4の312nmの波長の紫外線を照射したものは、200〜4500サイクル(回数)で、摩擦係数μ=0.02〜0.05程度の低摩擦を発現し、実施例1及び2の紫外線を30分照射したものと同様の傾向がえられた。その後、摺動サイクル数(摩擦繰返し数)が4500サイクル程度から摩擦係数は徐々に増加し、最終的には、摩擦係数は、0.1〜0.15程度となり、比較例7と同程度となった。一方、比較例7の紫外線を照射していないもの及び比較例8の365nmの波長の紫外線を照射したものは、摩擦係数は初期からほぼ一定で、0.1〜0.18程度であった。
[Result 6: Result 2 of friction test]
As shown in FIG. 10, ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm of Example 3 and 312 nm of Example 4 were irradiated with 200 to 4500 cycles (number of times), and the friction coefficient μ was about 0.02 to 0.05. A low friction was developed, and the same tendency as that obtained by irradiating the ultraviolet rays of Examples 1 and 2 for 30 minutes was obtained. Thereafter, the friction coefficient gradually increased from about 4500 cycles of sliding cycles (the number of friction repetitions). Finally, the friction coefficient was about 0.1 to 0.15, which was about the same as Comparative Example 7. became. On the other hand, the friction coefficient of Comparative Example 7 that was not irradiated with ultraviolet light and Comparative Example 8 that was irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm was substantially constant from the beginning, and was about 0.1 to 0.18.
実施例1及び3(波長254nmの紫外線の照射)及び実施例2及び4(波長312nmの紫外線の照射)の摩擦試験の結果(結果5及び6)から、照射時間にかかわらず、4500サイクル程度で摩擦係数が上昇していた。これは、紫外線照射により、グラファイトに改質された表面層が摩耗し、改質されていない本来の水素を含む非晶質炭素被膜が露出したものと考えられる。そこで、以下に示す紫外線侵入深さの測定試験を行った。 From the results of the friction tests (Results 5 and 6) in Examples 1 and 3 (irradiation with ultraviolet light with a wavelength of 254 nm) and Examples 2 and 4 (irradiation with ultraviolet light with a wavelength of 312 nm), the results were about 4500 cycles regardless of the irradiation time. The coefficient of friction was increasing. This is presumably because the surface layer modified to graphite was worn by the ultraviolet irradiation, and the unmodified amorphous carbon film containing hydrogen was exposed. Therefore, the following ultraviolet penetration depth measurement test was performed.
<紫外線侵入深さの測定>
実施例1(波長254nm)と同じようにディスク試験片を製作した。そして、実施例1と同じように摩擦試験を行い、摩擦係数の変化を監視しながら、摩擦係数が上昇した時点で、摩擦試験を中止し、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて、非晶質炭素被膜の摺動面に形成された摩耗痕の断面積及び深さを求めて、この被膜の比摩耗量を算出した。
<Measurement of UV penetration depth>
A disk test piece was produced in the same manner as in Example 1 (wavelength 254 nm). Then, the friction test was performed in the same manner as in Example 1, and when the friction coefficient increased while monitoring the change in the friction coefficient, the friction test was stopped and an amorphous force microscope (AFM) was used. The cross-sectional area and the depth of the wear scar formed on the sliding surface of the carbonaceous film were determined, and the specific wear amount of this film was calculated.
[結果7:紫外線侵入深さの測定結果]
摩擦試験実施中の4500サイクル程度で、実施例1と同じように摩擦係数が上昇したので、そこで、摩擦試験を中止し、そのときの摩耗痕のAFM観察像から、摩耗深さは10nm程度であった。このことから紫外線侵入深さが10nm程度であることが明らかになった。また、比摩耗量は、2.7×10−7mm3/Nm程度であることが明らかになった。
[Result 7: Measurement result of UV penetration depth]
In about 4500 cycles during the friction test, the friction coefficient increased in the same manner as in Example 1. Therefore, the friction test was stopped, and the wear depth was about 10 nm from the AFM observation image of the wear trace at that time. there were. This revealed that the UV penetration depth was about 10 nm. Moreover, it became clear that the specific wear amount is about 2.7 × 10 −7 mm 3 / Nm.
(実施例5)
実施例1と同じ方法によりディスク試験片を製作した。実施例1と相違する点は、紫外線(波長254nm)の照射時間を20、40、及び60分とした3種類のディスク試験片を製作した点である。そして、これらのディスク試験片に対して、以下に詳述するレーザーラマン分光法により、Gポジション(Gバンドのピーク位置)及びID/IGを測定した。この結果を図11に示す。
(Example 5)
A disk test piece was manufactured in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that three types of disc test pieces were manufactured with ultraviolet (wavelength 254 nm) irradiation times of 20, 40, and 60 minutes. Then, the G position (G band peak position) and ID / IG were measured for these disk test pieces by laser Raman spectroscopy described in detail below. The result is shown in FIG.
<レーザーラマン分光法>
レーザーラマン分光法により、不規則なアモルファス構造を有する非晶質炭素被膜の結合状態を評価した。ここでレーザーラマン分光法の原理を簡単に説明する。分子中の原子は一定の構造をとっているが、その位置で静止しているのではなく平衡構造付近で微小運動をしている。この微小運動をブラウン運動という。その振動数は、原子の質量や原子間に働く力の大きさによって決まるため分子固有の値をとっている。従って、この分子の振動を測定することにより試料中の分子の種類や状態を知ることができる。
<Laser Raman spectroscopy>
The bonding state of the amorphous carbon film having an irregular amorphous structure was evaluated by laser Raman spectroscopy. Here, the principle of laser Raman spectroscopy will be briefly described. The atoms in the molecule have a certain structure, but do not stand still at that position, but move in the vicinity of the equilibrium structure. This minute movement is called Brownian movement. Its frequency is determined by the mass of the atom and the magnitude of the force acting between the atoms, so it has a specific value for the molecule. Therefore, by measuring the vibration of this molecule, the type and state of the molecule in the sample can be known.
測定原理は、可視光又は赤外線を試料内の分子に照射し、その際に散乱された光を分光し測定する。散乱光の大部分は入射光と波数が等しいレイリー散乱であるが、散乱光のごく僅かに、入射光とは異なる周波数を持ったラマン散乱を含んでいる。このラマン散乱と入射光の波数の差(ラマンシフト)が、分子の振動や回転運動のエネルギーさに相当することを利用したのがラマン分光法である。 The principle of measurement is to irradiate molecules in a sample with visible light or infrared light, and to spectroscopically measure the scattered light. Most of the scattered light is Rayleigh scattering having the same wave number as the incident light, but a very small amount of the scattered light includes Raman scattering having a frequency different from that of the incident light. Raman spectroscopy utilizes the fact that the difference between the Raman scattering and the wave number of incident light (Raman shift) corresponds to the energy of molecular vibration and rotational motion.
ここで、非晶質炭素被膜の構造解析をラマン分光スペクトルにより分析した場合、非晶質炭素被膜は、決まった結晶構造を持たず、ラマンシフトが1350cm−1付近及び1550cm−1付近に、ラマン分光スペクトルのピークが現れることが一般的である。そして、「Gバンド」は、このラマンシフトが1550cm−1付近のピークであり、「Dバンド」は、1350cm−1付近のピークである。そして、Dバンドの面積強度とGバンドの面積強度とのID/IG比は、非晶質炭素被膜中に含まれるアモルファス構造の比率を示すことになる。 Here, when the structural analysis of the amorphous carbon film is analyzed by a Raman spectroscopic spectrum, the amorphous carbon film does not have a fixed crystal structure, and the Raman shift is around 1350 cm −1 and 1550 cm −1. In general, a peak of a spectral spectrum appears. The “G band” is a peak around 1550 cm −1 of this Raman shift, and the “D band” is a peak around 1350 cm −1 . The I D / IG ratio between the D band area intensity and the G band area intensity indicates the ratio of the amorphous structure contained in the amorphous carbon coating.
今回は日本分光社製レーザーラマン分光光度計NRS−1000を使用した。Arイオン励起レーザー波長532.0nm、出力10mWで、減光器により0.01倍にし、測定時間を60秒/サイクルで分析範囲800〜2000cm−1を2回測定し、積算する方法で行った。2回の積算は、宇宙線の影響を除去するためである。 This time, a laser Raman spectrophotometer NRS-1000 manufactured by JASCO Corporation was used. An Ar ion excitation laser wavelength of 532.0 nm, an output of 10 mW, 0.01 times with a dimmer, a measurement time of 60 seconds / cycle, and an analysis range of 800 to 2000 cm −1 was measured twice and integrated. . The double integration is for removing the effects of cosmic rays.
(実施例6)
実施例1と同じ方法によりディスク試験片を製作した。実施例1と相違する点は、紫外線の波長を312nmにした点と、紫外線の照射時間を20、40、及び60分とした3種類のディスク試験片を製作した点である。そして、実施例5と同様に、レーザーラマン分光法により、Gポジション(Gバンドのピーク位置)及びID/IGを測定した。この結果を図11に示す。
(Example 6)
A disk test piece was manufactured in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that the ultraviolet light wavelength was set to 312 nm, and three types of disk test pieces were manufactured with ultraviolet light irradiation times of 20, 40, and 60 minutes. In the same manner as in Example 5, the G position (G band peak position) and I D / IG were measured by laser Raman spectroscopy. The result is shown in FIG.
(比較例9)
実施例1と同じ方法によりディスク試験片を製作した。実施例2と相違する点は、紫外線を照射していない点である。そして、実施例5と同様に、レーザーラマン分光法により、Gポジション(Gバンドのピーク位置)及びID/IG比を測定した。この結果を図11に示す。
(Comparative Example 9)
A disk test piece was manufactured in the same manner as in Example 1. The difference from Example 2 is that ultraviolet rays are not irradiated. In the same manner as in Example 5, the G position (G band peak position) and I D / IG ratio were measured by laser Raman spectroscopy. The result is shown in FIG.
(比較例10)
実施例1と同じ方法によりディスク試験片を製作した。実施例2と相違する点は、紫外線の波長を365nmにした点と、紫外線の照射時間を20、40、及び60分とした3種類のディスク試験片を製作した点である。そして、実施例5と同様に、レーザーラマン分光法により、Gポジション(Gバンドのピーク位置)及びID/IG比を測定した。この結果を図11に示す。
(Comparative Example 10)
A disk test piece was manufactured in the same manner as in Example 1. The difference from Example 2 is that the wavelength of the ultraviolet light was 365 nm, and three types of disc test pieces were produced with the ultraviolet irradiation time of 20, 40, and 60 minutes. In the same manner as in Example 5, the G position (G band peak position) and I D / IG ratio were measured by laser Raman spectroscopy. The result is shown in FIG.
[結果8:レーザーラマン分光法の結果]
図11に示すように、実施例5、6及び比較例9、10から、波長、照射時間によりGポジションの変化は見られなかった。また、ID/IG比は僅かに変わっているが、波長、照射時間による傾向は見られなかった。
[Result 8: Result of laser Raman spectroscopy]
As shown in FIG. 11, from Examples 5 and 6 and Comparative Examples 9 and 10, no change in G position was observed depending on the wavelength and irradiation time. In addition, although the I D / IG ratio slightly changed, no tendency due to wavelength or irradiation time was observed.
ところで、実施例1〜3及び比較例3〜6の結果から(結果5及び6)から、水素含有量と紫外線の照射による非晶質炭素材料のグラファイト化には、相関があると考えられ、水素含有量とグラファイト化の関係を明らかにすべく、以下に示すように、オージェ電子分光法による原子組成分析及び硬さ試験を行った。 By the way, from the results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 3 to 6 (Results 5 and 6), it is considered that there is a correlation between the hydrogen content and graphitization of the amorphous carbon material by irradiation with ultraviolet rays. In order to clarify the relationship between the hydrogen content and graphitization, atomic composition analysis and hardness test by Auger electron spectroscopy were performed as shown below.
(実施例7)
実施例1と同じようにして、ディスク試験片を製作した。実施例1と相違する点は、プラズマCVD法のガス条件等を変更して、非晶質炭素被膜に含有する水素の含有量を3、16、35原子%にした点である。そして、実施例1と同じようにして、オージェ電子分光法による原子組成分析及び硬さ試験を行った。また、硬さ試験の結果を以下の表4に示す。
(Example 7)
A disk test piece was produced in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that the gas content of the plasma CVD method is changed to make the content of hydrogen contained in the
(比較例11)
実施例1と同じようにして、ディスク試験片を製作した。実施例1と相違する点は、プラズマCVD法のガス条件等を変更して、非晶質炭素被膜に含有する水素の含有量を37原子%にした点である。そして、実施例1と同じようにして硬さ試験を行った。また、硬さ試験の結果を表4に示す。
(Comparative Example 11)
A disk test piece was produced in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that the gas content of the plasma CVD method is changed to make the content of hydrogen contained in the amorphous carbon film 37 atomic%. A hardness test was performed in the same manner as in Example 1. Table 4 shows the results of the hardness test.
[結果9]
実施例7の分析結果から、非晶質炭素被膜の水素含有量が3、16、35原子%はいずれも、結果1に示すような波形形状が得られたと考えられ、グラファイト化がされていたと考えられる。また、硬さ試験の結果から、比較例11に示すように、水素含有量が35原子%を超えた場合に、非晶質炭素被膜の硬度が低下した。
[Result 9]
From the analysis result of Example 7, it is considered that the hydrogen content of the amorphous carbon coating was 3, 16, and 35 atomic%, and the waveform shape shown in the result 1 was obtained, and graphitization was performed. Conceivable. Moreover, from the result of the hardness test, as shown in Comparative Example 11, when the hydrogen content exceeded 35 atomic%, the hardness of the amorphous carbon coating decreased.
この結果から、水素含有量が35%を超えた場合には、非晶質炭素被膜の耐摩耗性が低下すると考えられる。また、結果1と結果9とから、非晶質炭素被膜の水素含有量が3原子%以下の場合には、紫外線を照射してもグラファイト化が発現され難いと考えられる。以上より、非晶質炭素被膜に含有する水素含有量は、3〜35原子%が好ましいと考えられる。 From this result, it is considered that when the hydrogen content exceeds 35%, the wear resistance of the amorphous carbon coating is lowered. Further, from the results 1 and 9, it is considered that when the hydrogen content of the amorphous carbon film is 3 atomic% or less, graphitization is hardly exhibited even when irradiated with ultraviolet rays. From the above, it is considered that the hydrogen content contained in the amorphous carbon coating is preferably 3 to 35 atomic%.
結果1〜9より、254nm、312nmの紫外線を、水素を含有する非晶質炭素被膜に照射した場合には、該被膜中のC−Cの結合が切断され、これがC=Cに再結合して表面がグラファイト化することによって、低せん断層ができ、200〜4500サイクルにおいて、非晶質炭素被膜が低摩擦になったものと考えられる。 From the results 1 to 9, when the amorphous carbon film containing hydrogen is irradiated with ultraviolet rays of 254 nm and 312 nm, the C—C bond in the film is broken, and this is recombined with C═C. Thus, it is considered that the surface is graphitized to form a low shear layer, and the amorphous carbon coating has low friction in 200 to 4500 cycles.
(実施例8)
実施例1と同じ基材を準備した。そして、図2に示す装置を用いて、プラズマCVD法により、この基材の表面に水素含有量が16原子%、層厚さ1.3μmまで、水素を含有した非晶質炭素被膜(H−DLC被膜)Dを成膜した。その後、紫外線の照射をしながら、0.5μmの厚さまで、紫外線が照射された非晶質炭素被膜Gを成膜した(図12(b)参照)。照射時間は、100分、紫外線の波長は、312nm、照射エネルギー100ジュール、紫外線照射装置と基材(試験片)の距離を150mmとした。なお、非晶質炭素被膜Gの厚さは、予め摩擦試験を行い摩擦係数と膜厚との関係から、特定することができる。
(Example 8)
The same base material as Example 1 was prepared. Then, using the apparatus shown in FIG. 2, an amorphous carbon film (H−) containing hydrogen up to 16 atomic% and a layer thickness of 1.3 μm on the surface of the substrate by plasma CVD. DLC film) D was formed. Thereafter, an amorphous carbon film G irradiated with ultraviolet rays was formed to a thickness of 0.5 μm while being irradiated with ultraviolet rays (see FIG. 12B). The irradiation time was 100 minutes, the wavelength of ultraviolet rays was 312 nm, the irradiation energy was 100 joules, and the distance between the ultraviolet irradiation device and the substrate (test piece) was 150 mm. The thickness of the amorphous carbon coating G can be specified from a relationship between a friction coefficient and a film thickness by conducting a friction test in advance.
このようにして製作された摺動部材に対して、実施例1と同様に、表面粗さ、硬さ、及び、摩擦試験を行った。なお、摩擦試験は、摩擦試験時の摩擦係数の値が0.05で持続している時間を測定した。この結果を表5に示す。 The surface roughness, hardness, and friction test were performed on the sliding member thus manufactured in the same manner as in Example 1. In addition, the friction test measured the time which the value of the friction coefficient at the time of a friction test lasted at 0.05. The results are shown in Table 5.
(実施例9)
実施例8と同じ基材を準備した。そして、図2に示す装置を用いて、プラズマCVD法により、この基材の表面に水素含有量が16原子%、層厚さ1.3μmまで、水素を含有した非晶質炭素被膜(H−DLC被膜)Dを成膜した。次に、25nm(成膜時間5分)の厚さに非晶質炭素被膜(非晶質炭素層)D1を成膜後、成膜後、実施例8と同じ条件で、紫外線の照射5分間をしながら、5nmの厚さのグラファイト化した層(紫外線が照射された層)Gを形成する一連の工程を20回繰返して、0.5μmの膜を成膜した(図12(c)参照)。
Example 9
The same base material as in Example 8 was prepared. Then, using the apparatus shown in FIG. 2, an amorphous carbon film (H−) containing hydrogen up to 16 atomic% and a layer thickness of 1.3 μm on the surface of the substrate by plasma CVD. DLC film) D was formed. Next, after forming an amorphous carbon film (amorphous carbon layer) D1 to a thickness of 25 nm (film formation time 5 minutes), after film formation, ultraviolet irradiation is performed for 5 minutes under the same conditions as in Example 8. Then, a series of steps for forming a graphitized layer (layer irradiated with ultraviolet rays) G having a thickness of 5 nm was repeated 20 times to form a 0.5 μm film (see FIG. 12C). ).
この摺動部材に対して、実施例1と同様に、表面粗さ、硬さ、及び、摩擦試験を行った。なお、基材に紫外線を断続的に照射しながら、基材の表面に、水素を含有した非晶質炭素被膜を成膜することによっても、同様の層が形成されることも確認した。 The surface roughness, hardness, and friction test were performed on the sliding member in the same manner as in Example 1. It was also confirmed that a similar layer was formed by forming an amorphous carbon film containing hydrogen on the surface of the base material while intermittently irradiating the base material with ultraviolet rays.
(実施例10)
実施例8と同様の方法で、非晶質炭素被膜を成膜した。相違する点は、紫外線照射装置と基材(試験片)との距離を160mmとした点である。さらに、この非晶質炭素被膜の表面に、バイリンク(コスモ・バイオ社製、BLX−312)を用いて、紫外線の波長312nmにスペクトルのピークを持つ放電管(CST−8B)によって、非晶質炭素被膜の表面にさらに紫外線を照射した。照射時間は、30分、紫外線の波長は、312nm、照射エネルギー10ジュール、紫外線照射装置と基材(試験片)の距離を150mmとした(図12(d)参照)。この摺動部材に対して、実施例1と同様に、表面粗さ、硬さ、及び、摩擦試験を行った。
(Example 10)
An amorphous carbon film was formed in the same manner as in Example 8. The difference is that the distance between the ultraviolet irradiation device and the substrate (test piece) is 160 mm. Furthermore, the surface of the amorphous carbon coating is made amorphous by using a bilink (Cosmo Bio Inc., BLX-312) and a discharge tube (CST-8B) having a spectrum peak at an ultraviolet wavelength of 312 nm. The surface of the carbonaceous film was further irradiated with ultraviolet rays. The irradiation time was 30 minutes, the ultraviolet wavelength was 312 nm, the irradiation energy was 10 joules, and the distance between the ultraviolet irradiation device and the base material (test piece) was 150 mm (see FIG. 12D). The surface roughness, hardness, and friction test were performed on the sliding member in the same manner as in Example 1.
(比較例12)
実施例8と同様の方法で、非晶質炭素被膜を成膜した。水素含有量が16原子%、層厚さ1.8μmとなるように、紫外線を照射せずに非晶質炭素被膜Dを成膜後、その表面に、実施例8の条件で、10nmの厚さの紫外線を照射した非晶質炭素被膜Gを形成した(図12(a)参照)。なお、比較例12は、実施例8〜10の比較例であるが、実施例4に相当する本願の発明の請求項1に含まれる例である。
(Comparative Example 12)
An amorphous carbon film was formed in the same manner as in Example 8. After the amorphous carbon film D was formed without irradiating ultraviolet rays so that the hydrogen content was 16 atomic% and the layer thickness was 1.8 μm, a thickness of 10 nm was formed on the surface under the conditions of Example 8. The amorphous carbon film G irradiated with the ultraviolet rays was formed (see FIG. 12A). In addition, although the comparative example 12 is a comparative example of Examples 8-10, it is an example contained in Claim 1 of this invention corresponding to Example 4. FIG.
[結果9]
表5からも明らかなように、実施例8〜10は、比較例12に比べて、紫外線の照射された非晶質炭素被膜の厚みが厚くなったことにより、より低い摩擦係数を持続することができたと考えられる。
[Result 9]
As is clear from Table 5, Examples 8 to 10 maintain a lower coefficient of friction as compared with Comparative Example 12 due to the increased thickness of the amorphous carbon film irradiated with ultraviolet rays. It is thought that was made.
以上、本発明の実施の形態を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは本発明に含まれるものである。 As mentioned above, although it explained in full detail using embodiment of this invention, a concrete structure is not limited to this embodiment and an Example, There exists a design change in the range which does not deviate from the summary of this invention. They are also included in the present invention.
31…ステージ,32…平行板ばね,33…ひずみゲージ,35…ボールホルダー,41…モータ,42…プーリ,43…ベルト,44…ディスクホルダー,B…ボール試験片,P…ディスク試験片
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記非晶質炭素被膜の表面に紫外線を照射する工程と、を含むことを特徴とする摺動部材の製造方法。 Forming a hydrogen-containing amorphous carbon film on the surface of the substrate;
And a step of irradiating the surface of the amorphous carbon film with ultraviolet rays.
前記非晶質炭素被膜は、少なくとも表面層に紫外線の照射された層を含むことを特徴とする摺動部材。 A sliding member in which an amorphous carbon film containing hydrogen is formed on the surface of a substrate,
The sliding member, wherein the amorphous carbon film includes at least a layer irradiated with ultraviolet rays on a surface layer.
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