JP2010286038A - 摺動用構造部材及びその製造方法 - Google Patents

摺動用構造部材及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2010286038A
JP2010286038A JP2009139761A JP2009139761A JP2010286038A JP 2010286038 A JP2010286038 A JP 2010286038A JP 2009139761 A JP2009139761 A JP 2009139761A JP 2009139761 A JP2009139761 A JP 2009139761A JP 2010286038 A JP2010286038 A JP 2010286038A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
structural member
sliding
multilayer film
sliding structural
member according
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.)
Granted
Application number
JP2009139761A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5196495B2 (ja
Inventor
Yasuhisa Ando
泰久 安藤
Daiki Mano
大樹 間野
Atsushi Korenaga
敦 是永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2009139761A priority Critical patent/JP5196495B2/ja
Publication of JP2010286038A publication Critical patent/JP2010286038A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5196495B2 publication Critical patent/JP5196495B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

【課題】本発明は、その表面が摩耗した場合でも凹凸面を維持することのできる摺動用構造部材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基材の表面に形成された不規則な凹凸上に、異種材料の膜が交互に積層された多層膜を設けてなることを特徴とする摺動用構造部材及びその製造方法。
【選択図】図1

Description

本発明は、産業用あるいは家庭用の各種機器に用いられるのに適した表面構造を持つ構造部材に関し、例えば、各種機器の摺動部分に用いられる摺動用構造部材及びその製造方法に関するものである。
従来、低摩擦性及び耐摩耗性を有する被膜としてダイアモンドライクカーボン多層膜の技術が知られている(以下「従来技術1」という。例えば、特許文献1参照)。このダイアモンドライクカーボン多層膜は、基体上に柔らかい膜と硬い膜を交互に積層してなるものである。
また、耐摩耗性に優れた摩擦摺動材として、第1の材料の表面にサンドブラストなどにより凹凸を設け、この凹凸部上に、第1の材料とは異なる硬度を持つ第2の材料で被膜層を形成したものが知られている(以下「従来技術2」という。例えば、特許文献2参照)。
さらに、エンジン摺動部品として、摺動面となる基材の面を、うねりとマイクロディンプル形状を持たせた基材面に形成し、この基材面の上に硬質薄膜を設けて、低摩擦で保油性がよく耐焼付き性と耐摩耗性に優れた摺動面を形成されたものが知られている(以下「従来技術3」という。例えば、特許文献3参照)。
特開2004−269991号公報 特開平2−170885号公報 特開2001−280494号公報
従来技術1のダイアモンドライクカーボン多層膜は、優れた低摩擦性及び耐摩耗性を有する被膜であるが、鋼との密着性が低いこと、広い面積の基材に容易に膜を形成することが困難であること等、実用的な面で問題がある。
また、従来技術2のものは、耐摩耗性には優れているがどちらかといえば高摩擦を目的としたものであるため低摩擦の必要とされる摺動面には適さないものである。
さらに、従来技術3のものは、低摩擦で保油性がよく耐焼付性及び耐摩耗性に優れた摺動部品を得ることを目的とするものであるが、基材や硬質薄膜が硬いために相手材料が柔らかいと摩耗させてしまうこと、またその逆に相手材料が十分に硬いと硬質薄膜が摩耗し、一旦摩耗してしまうとマイクロディンプルが消失し、初期の性能を維持出来ない等の問題がある。
本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、その表面が摩耗した場合でも凹凸面を維持することのできる摺動用構造部材を提供することを目的とする。
上記課題は次のような手段により解決される。
(1)基材の表面に形成された不規則な凹凸上に、異種材料の膜が交互に積層された多層膜を設けてなることを特徴とする摺動用構造部材。
(2)上記不規則な凹凸及び多層膜の一部が表面より研磨されて、平坦な表面となっていることを特徴とする(1)に記載の摺動用構造部材。
(3)上記基材は、樹脂、セラミックス又は金属材料からなることを特徴とする(1)又は(2)に記載の摺動用構造部材。
(4)上記多層膜は、金属材料又は無機材料からなることを特徴とする(1)ないし(3)のいずれかに記載の摺動用構造部材。
(5)上記多層膜のうち少なくとも1つの膜は、低摩擦材料からなることを特徴とする(1)ないし(4)のいずれかに記載の摺動用構造部材。
(6)表面に不規則な凹凸を有する基材を用意する工程と、該基材上に材質の異なる一定厚さの膜を交互に積層して多層膜を形成する工程とを含む摺動用構造部材の製造方法。
(7)上記不規則な凹凸及び多層膜の一部を表面より研磨する工程をさらに含むことを特徴とする(6)に記載の摺動用構造部材の製造方法。
(8)上記表面に不規則な凹凸を有する基材は、機械加工、化学的又は物理的なエッチング加工により形成されることを特徴とする(6)又は(7)に記載の摺動用構造部材の製造方法。
(9)上記多層膜は、真空蒸着法、メッキ法、ディップ法、スピンコーティング法又はスプレーコーティング法により形成することを特徴とする(6)ないし(8)のいずれかに記載の摺動用構造部材の製造方法。
本発明の摺動用構造部材によれば、基材の表面に形成された不規則な凹凸上に異種材料の膜が交互に積層されてなる多層膜を設けておくだけで、摺動用構造部材の使用によって自然発生的に新たなナノパターン溝が次々と形成されるので、たとえ、多層膜一層の厚さがナノメートル程度と小さい場合であっても長時間にわたってナノパターン溝を包含する凹凸面を維持することができる。
また本発明の摺動用構造部材によれば、多層膜の表面を研磨することにより得られたナノパターン溝を有することにより、表面が摩耗して表面近傍のナノパターン溝が消滅しても、新たなナノパターン溝が次々と形成されるので、たとえ、多層膜一層の厚さがナノメートル程度と小さい場合であっても長時間にわたってナノパターン溝を包含する凹凸面を維持することができる。したがって、摺動用構造部材表面に流体潤滑剤を供給することにより良好な潤滑状態を保つことができる。
さらに本発明の摺動用構造部材によれば、多層膜のうち少なくとも1つの膜を低摩擦材料から形成することにより、流体潤滑に加えて固体潤滑の機能を備えた摩擦摺動材を得ることができる。
本発明の実施の形態に係る摺動用構造部材を説明する概念図である。 本発明の他の実施の形態に係る摺動用構造部材を説明する概念図である。
以下、図面を参照して、本発明の摺動用構造部材及びその製造方法について詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。
図1は、本発明の摺動用構造部材を説明する概念図である。
基材1の表面には、不規則な凹凸2が形成されている。
前記「基材」には、塊状部材、平板状部材、曲板状部材、円筒部材等、種々の形状の部材が含まれる。
基材1の材質は、鉄、銅、アルミニウム、樹脂等、目的に応じて選択される。
また、不規則な凹凸2の高さは特に限定されるものではないが、例えば、0.1〜100μmの範囲が望ましい。
不規則な凹凸2が形成された基材1の表面には、図1に示すように、1層の厚さが5nm〜10μm程度の2種類以上の材質からなる膜を交互に積層して多層膜3を形成する。
膜の材質としては、金、白金、銀、銅、アルミ、ニッケル、鉛、鉄、シリコン、セラミックス、ダイアモンドライクカーボン、樹脂等の材料から、目的に応じて選択される。
摺動用構造部材が軸受等の低摩擦摺動部材として用いられる場合は、多層膜3を構成する膜の少なくとも1つを低摩擦材料で形成するのがよい。
膜の形成は、例えば、公知のPVD(Physical Vaper Deposition)法やCVD(Chemical Vaper Deposition)法の他、メッキ法、ディップ法、スピンコーティング法、又はスプレーコーティング法を用いて行うことができる。形成された多層膜3は、基材1上に形成された不規則な凹凸2に倣って積層された状態となる。
このように、多層膜3の形成された構造部材を自動車エンジン等の摺動部に用いると、部材同士の摺動により、硬い膜に比べて軟らかい膜がより多く除去され、自然発生的に摺動部にナノメートルからマイクロメートルスケールのナノパターン溝を有する表面が得られる。
一方、多層膜3の形成された表面を公知の研磨手段を用いて、図2(a)に示すように高い部分を削りとるように平面状に研磨する。すると、多層膜3を構成する膜材料の硬さの相違によって、硬い膜に比べて軟らかい膜がより多く除去され、図2(b)に示すように広い範囲に亘って、ナノメートルからマイクロメートルスケールのナノパターン溝を有する表面が得られる。
図2(b)において、ハッチング部が硬い材料の膜で、白抜き部が軟らかい材料の膜を示している。
このようにして得られた本発明の摺動用構造部材は、表面が摩耗して表面近傍の凹凸が消滅しても、部材同士の摺動により新たな凹凸が次々と形成されるので、たとえ、多層膜一層の厚さがナノメートル程度と小さい場合であっても長時間にわたってナノパターン溝を包含する凹凸面を維持することができる。したがって、摺動用構造部材表面に流体潤滑剤を供給することにより良好な潤滑状態を保つことができる。
また、多層膜のうち少なくとも1つを低摩擦材料から形成することにより、流体潤滑に加えて固体潤滑の機能を備えた摺動用構造部材を得ることができる。
1 基材
2 不規則な凹凸
3 多層膜

Claims (9)

  1. 基材の表面に形成された不規則な凹凸上に、異種材料の膜が交互に積層された多層膜を設けてなることを特徴とする摺動用構造部材。
  2. 上記不規則な凹凸及び多層膜の一部が表面より研磨されて、平坦な表面となっていることを特徴とする請求項1に記載の摺動用構造部材。
  3. 上記基材は、樹脂、セラミックス又は金属材料からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の摺動用構造部材。
  4. 上記多層膜は、金属材料又は無機材料からなることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の摺動用構造部材。
  5. 上記多層膜のうち少なくとも1つの膜は、低摩擦材料からなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の摺動用構造部材。
  6. 表面に不規則な凹凸を有する基材を用意する工程と、該基材上に材質の異なる一定厚さの膜を交互に積層して多層膜を形成する工程とを含む摺動用構造部材の製造方法。
  7. 上記不規則な凹凸及び多層膜の一部を表面より研磨する工程をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の摺動用構造部材の製造方法。
  8. 上記表面に不規則な凹凸を有する基材は、機械加工、化学的又は物理的なエッチング加工により形成されることを特徴とする請求項6又は7に記載の摺動用構造部材の製造方法。
  9. 上記多層膜は、真空蒸着法、メッキ法、ディップ法、スピンコーティング法又はスプレーコーティング法により形成することを特徴とする請求項6ないし8のいずれか1項に記載の摺動用構造部材の製造方法。
JP2009139761A 2009-06-11 2009-06-11 摺動用構造部材及びその製造方法 Active JP5196495B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009139761A JP5196495B2 (ja) 2009-06-11 2009-06-11 摺動用構造部材及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009139761A JP5196495B2 (ja) 2009-06-11 2009-06-11 摺動用構造部材及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010286038A true JP2010286038A (ja) 2010-12-24
JP5196495B2 JP5196495B2 (ja) 2013-05-15

Family

ID=43541891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009139761A Active JP5196495B2 (ja) 2009-06-11 2009-06-11 摺動用構造部材及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5196495B2 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010285653A (ja) * 2009-06-11 2010-12-24 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 構造部材およびその製造方法
US8888370B2 (en) 2012-08-06 2014-11-18 Daido Metal Company Ltd. Slide bearing
JP2016502047A (ja) * 2012-12-13 2016-01-21 アッシュ・ウー・エフ 摩擦領域ならびにシャフトの関節機能および/またはスライド機能を備えたアセンブリのための金属リング形状のガイド部材
KR101858143B1 (ko) * 2011-12-23 2018-05-16 두산공작기계 주식회사 비 구형 형상의 고체 윤활제 입자를 포함하는 슬라이딩 부재
WO2020153394A1 (ja) * 2019-01-25 2020-07-30 国立大学法人京都大学 摺動部材、摺動部材の製造方法および摺動システム
CN113564521A (zh) * 2021-07-20 2021-10-29 西安理工大学 一种金属表面的蜂巢结构多层膜及其制备方法

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02170885A (ja) * 1988-12-23 1990-07-02 Mitsubishi Electric Corp 高摩擦摺動材
JPH0340984A (ja) * 1989-07-07 1991-02-21 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 摺動部材
JPH03183775A (ja) * 1989-12-11 1991-08-09 Sumitomo Electric Ind Ltd 耐摩摺動部材
JPH0385718U (ja) * 1989-12-13 1991-08-29
JPH0693277A (ja) * 1992-09-14 1994-04-05 Maruwa Ceramic:Kk 酸化物セラミックス製摺動部材
JPH08105448A (ja) * 1994-10-07 1996-04-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 軸受の製造方法
JP2000320674A (ja) * 1999-05-07 2000-11-24 Shojiro Miyake 低フリクション摩擦材およびその製造方法
JP2001064005A (ja) * 1999-08-27 2001-03-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 被覆摺動部材およびその製造方法
JP2001280494A (ja) * 2000-03-30 2001-10-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd エンジン摺動部品及びその製造方法
JP2003013958A (ja) * 2001-06-26 2003-01-15 Nissan Motor Co Ltd すべり軸受およびその製造方法
JP2004116770A (ja) * 2002-09-24 2004-04-15 ▲高▼木 敏行 非鏡面ダイヤモンドによる低摩擦摺動面
JP2004269991A (ja) * 2003-03-11 2004-09-30 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 異なる環境において耐摩耗性に優れたダイアモンドライクカーボン多層膜
JP2005207464A (ja) * 2004-01-21 2005-08-04 Koyo Seiko Co Ltd 動圧軸受装置とその加工方法
JP2006008853A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Nissan Motor Co Ltd 硬質炭素皮膜摺動部材及びその製造方法
JP2006207464A (ja) * 2005-01-27 2006-08-10 Toyota Industries Corp 可変容量型圧縮機
JP2009143045A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 構造部材およびその製造方法
JP2010285653A (ja) * 2009-06-11 2010-12-24 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 構造部材およびその製造方法

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02170885A (ja) * 1988-12-23 1990-07-02 Mitsubishi Electric Corp 高摩擦摺動材
JPH0340984A (ja) * 1989-07-07 1991-02-21 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 摺動部材
JPH03183775A (ja) * 1989-12-11 1991-08-09 Sumitomo Electric Ind Ltd 耐摩摺動部材
JPH0385718U (ja) * 1989-12-13 1991-08-29
JPH0693277A (ja) * 1992-09-14 1994-04-05 Maruwa Ceramic:Kk 酸化物セラミックス製摺動部材
JPH08105448A (ja) * 1994-10-07 1996-04-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 軸受の製造方法
JP2000320674A (ja) * 1999-05-07 2000-11-24 Shojiro Miyake 低フリクション摩擦材およびその製造方法
JP2001064005A (ja) * 1999-08-27 2001-03-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 被覆摺動部材およびその製造方法
JP2001280494A (ja) * 2000-03-30 2001-10-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd エンジン摺動部品及びその製造方法
JP2003013958A (ja) * 2001-06-26 2003-01-15 Nissan Motor Co Ltd すべり軸受およびその製造方法
JP2004116770A (ja) * 2002-09-24 2004-04-15 ▲高▼木 敏行 非鏡面ダイヤモンドによる低摩擦摺動面
JP2004269991A (ja) * 2003-03-11 2004-09-30 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 異なる環境において耐摩耗性に優れたダイアモンドライクカーボン多層膜
JP2005207464A (ja) * 2004-01-21 2005-08-04 Koyo Seiko Co Ltd 動圧軸受装置とその加工方法
JP2006008853A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Nissan Motor Co Ltd 硬質炭素皮膜摺動部材及びその製造方法
JP2006207464A (ja) * 2005-01-27 2006-08-10 Toyota Industries Corp 可変容量型圧縮機
JP2009143045A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 構造部材およびその製造方法
JP2010285653A (ja) * 2009-06-11 2010-12-24 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 構造部材およびその製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010285653A (ja) * 2009-06-11 2010-12-24 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 構造部材およびその製造方法
KR101858143B1 (ko) * 2011-12-23 2018-05-16 두산공작기계 주식회사 비 구형 형상의 고체 윤활제 입자를 포함하는 슬라이딩 부재
US8888370B2 (en) 2012-08-06 2014-11-18 Daido Metal Company Ltd. Slide bearing
JP2016502047A (ja) * 2012-12-13 2016-01-21 アッシュ・ウー・エフ 摩擦領域ならびにシャフトの関節機能および/またはスライド機能を備えたアセンブリのための金属リング形状のガイド部材
WO2020153394A1 (ja) * 2019-01-25 2020-07-30 国立大学法人京都大学 摺動部材、摺動部材の製造方法および摺動システム
CN113564521A (zh) * 2021-07-20 2021-10-29 西安理工大学 一种金属表面的蜂巢结构多层膜及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5196495B2 (ja) 2013-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5196495B2 (ja) 摺動用構造部材及びその製造方法
JP4779841B2 (ja) 内燃機関
KR20170140278A (ko) 코팅된 슬라이딩 부재
JP2011529805A (ja) 超滑性薄層を作製するための方法により特徴付けられる、超滑性薄層を使用するための方法
JP2006509967A (ja) 構造化させた層システム
BR102012016191A2 (pt) Elemento deslizante com revestimento dlc
JP2019203196A (ja) 耐摩耗性皮膜、耐摩耗性部材及び耐摩耗性皮膜の製造方法並びに摺動機構
JP2009002436A (ja) 転がり摺動部材
JP2008286354A (ja) 摺動部材
JP2017532941A (ja) スティックスリップドライブ、特に圧電作動慣性ドライブ
JP2015059544A (ja) シリンダボアとピストンリングの組合せ
Nakano et al. Tribological properties of patterned NiFe-covered Si surfaces
JP2022028852A5 (ja)
JP2019215951A5 (ja)
JP6063698B2 (ja) 摺動部材及び流体動圧軸受装置
JP6095090B2 (ja) 摺動方法、摺動構造の製造方法、摺動構造およびデバイス
JP2013087325A (ja) 硬質炭素膜及びその形成方法
JP2004269991A (ja) 異なる環境において耐摩耗性に優れたダイアモンドライクカーボン多層膜
JP5152717B2 (ja) 構造部材およびその製造方法
JP5334052B2 (ja) 構造部材およびその製造方法
JP6653104B2 (ja) 軸受
JP2018003880A (ja) 摺動部材
KR20210047976A (ko) 덜 경성인 부품에 대한 슬라이딩용 비정질 탄소 층으로 코팅된 기계 부품
JP2000169266A (ja) 摺動材
Lim et al. A study on friction and wear properties of tetrahedral amorphous carbon coatings on various counterpart materials

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121030

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121031

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121115

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130131

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160215

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5196495

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250