JP2013155393A - 被覆部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基材と、該基材上に被着され、少なくとも窒素（Ｎ）を含むニッケル合金（Ｎｉ合金）からなる、多孔質層を有する被覆部材を提供する。
【解決手段】該被覆部材は、基材の表面にＮｉを含むＮｉ系めっき層を形成するめっき工程と、Ｎｉ系めっき層にプラズマを供給するプラズマ工程とを経て得られる。Ｎｉ系被膜を構成する多孔質層は、数十〜数百ｎｍ程度の微細な空孔を多数有するため、潤滑油の保持性に優れる。その結果、その表面において高い摺動性を発揮する。また、多孔質層による投錨効果により、Ｎｉ系被膜上にも高密着性のＤＬＣ膜等を形成し得る。なお、プラズマ工程により、多孔質層が形成されるのみならず、基材まで窒化される。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、ニッケル系被膜（Ｎｉ系被膜）で被覆された基材からなる被覆部材およびその製造方法に関する。

摺動性、耐摩耗性、耐食性等を向上させるため、部材を構成する基材の表面に種々の被膜が形成される。例えば、湿式下で形成されるめっき被膜、乾式下で形成される化学蒸着（ＣＶＤ）被膜、物理蒸着（ＰＶＤ）被膜などが代表的である。この他、最表面に設ける被膜（例えば非晶質炭素膜（ＤＬＣ膜））の密着性を高めるために、中間層または下地層となる被膜を基材の表面に設ける場合もある。

ＷＯ２００８／０５０１２９号公報

D.J.Richardson他；J. Mater. Sci(2008)43:665-670

代表例であるＮｉ系めっき被膜は、耐摩耗性、耐食性等に優れ、比較的容易に形成されるため、多用されている。しかし、Ｎｉ系めっき被膜による耐摩耗性では不十分な場合もある。そのような場合、Ｎｉ系めっき被膜の表面に第２層として非晶質炭素膜（ＤＬＣ膜）を形成することがある。ところが、Ｎｉ系めっき被膜にそのままＤＬＣ膜をつけようとしても、巧く密着せずに剥離を生じるなど、いくつかの課題があった。

本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、従来のＮｉ系めっき被膜にはない新たな機能を発揮するＮｉ系被膜を基材表面に有する被覆部材およびその製造方法を提供することを目的とする。

なお、上記の特許文献１および非特許文献１には、純ニッケル基材を高温（例えば６００℃）のアンモニア雰囲気中で長時間（例えば１４０時間）処理することにより、その表面をポーラス状にできる旨の記載がある。もっとも、それら文献では、表面をポーラス状にしたニッケル基材自体を、化学用触媒や電池の電極等として利用することを想定しており、基材の表面に形成される被膜については何ら記載されていない。

本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、基材の表面に形成したＮｉ系めっき被膜の表面へ、プラズマ窒素（窒素イオン、窒素ラジカル）を照射することにより、その表面に微細な空孔からなる多孔質層が形成されることを新たに見いだした。この成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。

《被覆部材》
（１）本発明の被覆部材は、基材と、該基材上に被着され、少なくとも窒素（Ｎ）を含むニッケル合金（Ｎｉ合金）からなる多孔質層を有するＮｉ系被膜と、からなることを特徴とする。

（２）本発明の被覆部材は、基材表面に形成されたＮｉ系被膜が多孔質層を有することにより、単なるＮｉ系めっき被膜では発揮し得ないような種々の機能や効果を発現する。先ず、多孔質層は、単なるＮｉ系めっき被膜よりも表面積が格段に大きい。このため本発明に係るＮｉ系被膜は、被膜密着性、潤滑剤保持性、接着・接合性、化学反応性等に優れる。具体的にいうと、そのＮｉ系被膜の表面に他種被膜（樹脂コート、ＤＬＣ膜等）の形成、半田付け等をすると、従来のＮｉ系めっき被膜では達成できなかったような高い密着性が得られる。また多孔質層は液体潤滑剤（潤滑油や離型剤等）や固体潤滑剤の保持性に優れるため、本発明の被覆部材は高い摺動性、耐摩耗性、撥水性、親水性等を発揮する。

次に、多孔質層は多数の微細な空孔を有するため、本発明の被覆部材を用いれば、断熱性の確保や表面から厚さ方向に向かう熱伝導性の調整も容易となる。例えば、本発明の被覆部材を半導体や電子基板等に利用すれば、それらの熱制御が容易になり得る。

さらに、多孔質層はＮｉ合金からなり、比較的硬質で高荷重にも耐え得る。このため本発明の被覆部材は、仮に基材が軟質であったとしても、優れた耐摩耗性等を安定して発揮し得る。例えば、本発明の被覆部材を各種の摺動部材や金型等に利用すれば、それらの寿命を向上させ得る。

《被覆部材の製造方法》
本発明の被覆部材は、その製造方法を問わないが、例えば、次のような本発明の製造方法により得ることができる。この本発明の製造方法は、基材の表面上にＮｉを含むめっき層（以下「Ｎｉ系めっき層」という。）を形成するめっき工程と、該めっき層上にプラズマ窒素を供給して加熱するプラズマ工程とを備え、上述した被覆部材が得られることを特徴とする。

《その他》
（１）本発明に係るＮｉ系被膜の多孔質層は、Ｎを含むＮｉ合金からなるが、それ以外の改質元素や不可避不純物を適宜含み得る。

（２）特に断らない限り本明細書でいう「ｘ〜ｙ」は下限値ｘおよび上限値ｙを含む。本明細書に記載した種々の数値または数値範囲に含まれる任意の数値を、新たな下限値または上限値として「ａ〜ｂ」のような範囲を新設し得る。

試料Ｎｏ．１に係るＮｉ系被膜の断面を示す電子顕微鏡写真である。 試料Ｎｏ．２に係るＮｉ系被膜の断面を示す電子顕微鏡写真である。 試料Ｎｏ．３に係るＮｉ系被膜を構成する元素を最表面からＥＰＭＡ分析した線図である。 試料Ｎｏ．４に係るＮｉ系被膜とその表面に形成したＤＬＣ−Ｓｉ膜の断面を示す電子顕微鏡写真である。

本明細書で説明する内容は、本発明の被覆部材のみならず、その製造方法にも該当し得る。製造方法に関する構成要素は、プロダクトバイプロセスとして理解すれば物に関する構成要素ともなり得る。上述した本発明の構成要素に、本明細書中から任意に選択した一つまたは二つ以上の構成要素を付加し得る。いずれの実施形態が最良であるか否かは、対象、要求性能等によって異なる。

《被覆部材》
（１）基材
本発明に係る基材は、Ｎｉ系被膜の形成が可能である限り、その種類を問わず、金属の他、樹脂等でもよい。基材を構成する金属として、各純金属の他、鉄鋼等の鉄合金、銅合金、アルミニウム合金、チタン合金などがある。

本発明の製造方法によれば、多孔質層の形成時に、基材へＮが侵入して、界面近傍に窒素の固溶体または窒化物を形成することが可能である。これを利用する場合、基材は、窒素の固溶体や窒化物を形成し易い組成からなると好ましい。例えば、基材が、鉄鋼、特に窒化物形成元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ等）を含む合金鋼からなると、多孔質層の形成と同時に基材の界面近傍を強化できて好ましい。

（２）Ｎｉ系被膜
Ｎｉ系被膜は、多孔質層を有する被膜である。この多孔質層は、Ｎｉ系被膜の全体でも、その一部（例えば表面側の一部）でもよい。またＮｉ系被膜全体がＮｉ合金からなる必要もない。例えば、純ニッケルからなるめっき層の表面側に、Ｎｉ合金からなる多孔質層が形成される場合、その基材側は純ニッケルのままでもよい。

Ｎｉ系被膜は、基材上に被着されていれば足り、必ずしも基材の最表面に直接被着されている必要もないし、被覆部材の最表面に露出している必要もない。例えば、本発明の被覆部材は、Ｎｉ系被膜と基材の間に中間層または下地層を有しても良いし、逆にＮｉ系被膜が中間層または下地層となり、その上に別の第二被膜を有しても良い。

多孔質層を構成する空孔の形態は問わないが、例えば、多孔質層の最表面に開口した空孔の平均孔径が１０〜６００ｎｍ、２０〜２００ｎｍさらには５０〜１５０ｎｍであると好ましい。平均孔径が過小では多孔質層の効果が十分に発揮されない。平均孔径が過大では多孔質層の強度が低下して好ましくない。

なお、本明細書でいう平均孔径はめっき断面の１０μｍ角の視野を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で５万倍に拡大して、同視野にある孔の最大径を測定し、それら全てを積算した値を測定した孔数で割った値である。

Ｎｉ系被膜の厚さは問わないが、例えば、０．１〜２００μｍさらには０．５〜７０μｍであると好ましい。この膜厚が過小では多孔質層も薄くなり、Ｎｉ系被膜の効果が十分に発現されない。その膜厚が過大では割れや剥離が生じ易くなり好ましくない。

また多孔質層の厚さも問わないが、０．１〜２０μｍさらには１〜１０μｍであると好ましい。この厚さが過小では多孔質層の効果が十分に発現されない。その厚さが過大では強度が低下し易くなり好ましくない。

なお、本明細書でいうＮｉ系被膜の膜厚および多孔質層の厚さは、カットしたそれぞれの断面を光学顕微鏡等で拡大して測定した値である。

多孔質層は、Ｎを含むＮｉ合金からなるが、その具体的な組成は問わない。Ｎ以外の元素（例えばＰ等）を含んでいてもよい。多孔質層中のＮ量は、必ずしも均一ではないため一概には特定し難い。敢えていうと、例えば、多孔質層の最表面近傍のＮ量は、その全体を１００原子％としたときに０．００１〜５原子％さらには０．００５〜１原子％であると好ましい。Ｎ量が過少では多孔質層の形成や強度が不十分となり、Ｎ量が過多では多孔質層が脆くなり好ましくない。ちなみに、ニッケル合金中にＣｒやＷ等が含まれる場合、Ｎはそれら元素と結合して窒化物を形成し易くなるため、空孔の形成が抑制される。逆にいうと、多孔質層を形成する合金組成を調整することにより、空孔の形成を制御することも可能となる。

なお、本明細書でいう「最表面近傍」は、最表面から１００ｎｍの深さ（厚さ）までをいう。この最表面近傍のＮ量は、Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）または二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）により特定される。

Ｎｉ系被膜（特に多孔質層）は、Ｎ以外の改質元素として、例えばＰを含み得る。この場合、全体を１００質量％としたときに１〜１５質量％さらには２〜１０原子％であると好ましい。Ｐを含むことによりＮｉ系被膜は硬質になるが、Ｐ量が過少ではその効果が乏しく、Ｐ量が過多になると脆性的となり好ましくない。

またＮｉ系被膜は、少なくとも一部が結晶質（特に面心立方晶）からなると、硬質で高強度となり好ましい。なお、Ｎｉ系被膜がめっき層からなる場合、めっき直後は非晶質なめっき層も、多孔質層の形成時またはその後の適切な加熱により、結晶質めっき層へ容易に変態し得る。

（３）第二被膜
本発明の被覆部材は、前述したように、Ｎｉ系被膜の多孔質層を下地層とする別の第二被膜を有していてもよい。この第二被膜は、その種類を問わず、有機被膜（樹脂コート等）、無機被膜のいずれでもよい。本明細書では、本発明に係るＮｉ系被膜と第二被膜を合わせて、適宜「複合被膜」という。

ところで、無機被膜の代表例としてＤＬＣ膜がある。ＤＬＣ膜は、摺動性、耐摩耗性、耐食性等を向上させるために、種々の分野で様々な製品に用いられているが、基材の種類により、密着性の確保が困難な場合がある。例えば、Ａｌ系材料、Ｃｕ系材料、Ｃｏ系材料、Ｎｉ系材料、ステンレス材料等からなる基材の表面へ、高密着性のＤＬＣ膜を直接形成できないことがある。ところが本発明に係るＮｉ系被膜を下地層として用いれば、基材の種類を問わず、多孔質層がアンカー効果を発揮するため、高密着なＤＬＣ膜の形成が可能となる。

また、基材が比較的軟質な材料（Ａｌ系材料、Ｃｕ系材料等）からなる場合、本発明に係るＮｉ系被膜は、第二被膜の密着性の向上と共に、その基材を補強する。これにより第二被膜は、本来の機能をより発揮し易くなる。

なお、本明細書でいう「〜系材料」は、純金属および合金を含む。また本明細書でいう「ＤＬＣ膜」は、その組成を問わず、Ｃの他、種々の改質元素（Ｈ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｒ等）も含み得る。また、ＤＬＣ膜に含まれる改質元素を特定する場合は、例えばＤＬＣ−Ｓｉ膜等という。

《被覆部材の製造方法》
（１）めっき工程
本発明に係るめっき工程は、基材の表面上に、多孔質層の母層となるＮｉ系めっき層を形成する工程である。その際、めっき方法やめっき層の組成等は問わない。例えば、めっき方法は、溶融めっき、気相めっき（ＰＶＤ、ＣＶＤ等）、電気めっき（電解めっき）、化学めっき（無電解めっき）など、いずれでもよい。基材の材質、めっき層の厚さ、生産性等を考慮して適切なめっき方法が採用される。もっとも、無電解めっきを用いると、導体以外の基材（例えばプラスチック材）等にも、めっき液の組成、その温度、めっき時間等を調整することにより、所望のＮｉ系めっき層を容易に形成し得る。

また、めっき工程後のＮｉ系めっき層は、純Ｎｉからなる単一めっき層でも、Ｎｉ合金からなる合金めっき層でも、微粒子等が分散した複合めっき層でもよい。通常、電解めっきでは純Ｎｉめっき層が形成され、無電解めっきでは、めっき液の組成により、Ｎｉ−Ｐめっき層、Ｎｉ−Ｂめっき層、Ｎｉ−Ｗめっき層、Ｎｉ−Ｆｅめっき層などが形成される。

Ｎｉ系めっき層の形成や密着性を促進するため、めっき工程前に、適宜、前処理が施される。例えば、酸化皮膜や機械加工等により基体表面に付着した油汚れ等を除去するために、脱脂、エッチング、酸浸漬等の清浄工程がなされてもよい。また、難めっき材であるＡｌ系材料からなる基材表面に無電解めっき等をする場合、基材表面に中間膜となる亜鉛置換めっきをさらに形成するジンケート処理工程がなされてもよい。また、そのジンケート処理工程に替えて、基材表面にめっき形成を促進させる触媒活性元素（Ｆｅ、Ｎｉ等）を露出させるための活性化工程がなされてもよい。この活性化工程に関しては、特許２６４８７１６号公報等に詳述されている。

（２）プラズマ工程
本発明に係るプラズマ工程は、上述したＮｉ系めっき層にプラズマ窒素を供給（照射）して加熱することにより、その少なくとも一部をＮｉ合金からなる多孔質層にする工程である。プラズマ窒素は、窒素ガス等がプラズマ化されて生じた窒素イオンまたは窒素ラジカルからなる。

プラズマ窒素の生成方法は種々あり、本発明ではいずれの方法を用いてもよい。例えば、減圧状態下のチャンバー内に導入した窒素含有ガス（反応ガス、処理ガス）に、直流電圧、高周波電圧、マイクロ波を印加等することによりプラズマ窒素を形成することが可能である。グロー放電を用いると、比較的簡易に安価でプラズマ窒素を発生させ得る。

窒素含有ガスは、Ｎ_２ガス単体、Ｎ_２ガスとＨ_２ガス等の混合ガス、ＮＯ_２、ＣＮ、ＮＨ_３などの化合物ガスなどからなる。窒素含有ガスは、適宜、Ｈ_２やＡｒガスなどを希釈ガスとして含んでもよい。

プラズマ窒素を供給して多孔質層を形成する領域は、前述しためっき層の全面でも一部分でもよい。また形成される多孔質層の厚さも、めっき層の全部でも一部でもよい。プラズマ工程によれば、高温ガス雰囲気に基材全体を曝す従来のガス窒化工程等とは異なり、多孔質層の形成範囲の調整も容易である。

またプラズマ工程によれば、環境負荷の大きいＣＮガスやＮＨ_３ガス等を必ずしも用いる必要がないので好ましい。さらにプラズマ工程により基材は加熱されるが、その温度は３００℃〜６００℃さらには３５０〜５５０℃程度で良い。このため、ガス窒化等を行う場合よりも低温で処理可能である。また処理時間も５時間以下、１時間以下さらには０．５時間以下と短くできる。

ちなみに、本発明に係るプラズマ工程により、Ｎｉ系めっき層の表面側のみならず、基材側にもＮが導入され、Ｎｉ系被膜が被着している界面近傍の基材は窒化され得る。このような現象が生じる理由は定かではないが、界面近傍における基材の窒化は、基材の硬質化や高強度化、Ｎｉ系被膜と基材の密着性の向上等に寄与し得ると考えられる。

《用途》
本発明の被覆部材は、第二被膜の有無に拘わらず、その用途を問わない。例えば、各種の摺動部材、金型、電子部品、電極材料等に本発明の被覆部材が用いられる。

実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

《試料の製造》
（１）基材
高速度鋼（ＪＩＳ ＳＫＨ５１）からなる鉄鋼基材と、アルミニウム合金（ＪＩＳ Ａ２０１７）からなるＡｌ合金基材の２種類を用意した。これら基材は円板状（φ２０×１０ｍｍ）とした。

なお、ＳＫＨ５１の成分組成は、Ｃ：０．８〜０．９質量％（単に「％」という。）、Ｃｒ：３．８〜４．５％、Ｍｏ：４．５〜５．５％、Ｗ：５．５〜６．７％、Ｖ：１．６〜２．２％、残部：Ｆｅおよび不純物である。Ａ２０１７の成分組成は、Ｓｉ：０．２〜０．８％、Ｃｕ：３．５〜４．５％、Ｍｎ：０．４〜１％、Ｍｇ：０．４〜０．８％、残部：Ａｌおよび不純物である。

（２）めっき工程
基材の表面には、Ｎｉ系めっき層として、無電解めっき法によるＮｉ−Ｐめっき層または電解めっき法による純Ｎｉめっき層をそれぞれ形成した。なお、無電解めっき法は、市販されている無電解ニッケルリンめっき液（奥野製薬工業株式会社製トップニコロンＢＬ）を用いて行った。得られたＮｉ−Ｐめっき層の組成（Ｐ濃度）は表１に示した。電解めっき法は、ワット浴を用いて、浴温度：５０℃、電流密度：１００ｍＡ／ｃｍ^２ として行った。

なお、めっき処理前に、各基材には次のような前処理を施した（前処理工程）。
鉄鋼基材はアルカリ脱脂後、５％硫酸で酸洗をし、１％塩酸で酸活性化処理をした。なお、各工程間で水洗をした。Ａｌ合金基材は、５％ＮａＯＨでエッチングし、その後、ｐＨ１１．５のＮａ_２ＣＯ_３水溶液で活性化処理して、そのまま、めっきを行った。なお、Ａｌ合金基材の前処理は、特開平２−１８５９８１号公報の記載を参照して行った。

（３）プラズマ工程
各基材上に形成しためっき層へ、プラズマ加熱処理を施した。具体的には、直流グロー放電装置を用いて、真空排気したチャンバー内で放電させることにより行った。このときのチャンバー内の雰囲気（導入ガス流量、ガス圧力）、処理温度および処理時間は表１に示した。

（４）ＤＬＣ成膜工程
上記のプラズマ工程後に、同じ直流グロー放電装置を用いて、ＤＬＣ−Ｓｉ膜（第二被膜）を成膜した（試料Ｎｏ．４）。この際、テトラメチルシラン（ＴＭＳ／Ｓｉ（ＣＨ_３）_４）：６ｓｃｃｍ、メタンガス（ＣＨ_４）：１００ｓｃｃｍ、窒素ガス（Ｎ_２）：３００ｓｃｃｍおよびアルゴンガス（Ａｒ）：３００ｓｃｃｍをチャンバー内に導入し、チャンバー内を５３３Ｐａ×５００℃として、０．５時間処理した。こうして、プラズマ工程後のめっき層（多孔質層）上に厚さ３μｍのＤＬＣ−Ｓｉ膜が形成された。

《観察・測定・試験》
〈Ｎｉ系被膜〉
（１）表面性状
試料Ｎｏ．１および試料Ｎｏ．２に係る被膜断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した写真をそれぞれ図１Ａおよび図１Ｂに示した。各試料の最表面に現れた孔径を、既述した方法で算出した平均孔径を表１に併せて示した。

（２）成分組成
試料Ｎｏ．３に係る被膜の最表面近傍の成分組成をＸ線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）により元素分析（線分析）した結果を図２に示した。

（３）密着性
試料Ｎｏ．４に係る被膜とその上に形成したＤＬＣ−Ｓｉ膜の断面をＳＥＭで観察した写真を図３に示した。

また試料Ｎｏ．４に係るＤＬＣ−Ｓｉ膜の密着性を調べた。具体的には、スクラッチ試験機（ＣＳＭ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ社製ＲＥＶＥＴＥＳＴ ＲＳＴ）により、その試験片の膜剥離発生荷重を測定した。

（４）耐摩耗性
試料Ｎｏ．５に係るディスク状の試験片（φ３０×３ｍｍ）を用いてボールオンディスク試験を行った。試験装置にはＣＳＭ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ社製高温摩擦試験機を用いた。相手材にはステンレス製（ＪＩＳ ＳＵＳ４４０Ｃ）からなるボール（φ６ｍｍ）を用いた。試験は、化学合成油であるポリアルファオレフィン（ＰＡＯ４：１００℃での動粘度４ｍｍ^２／Ｓ）を試験片上に約１ｍｇ塗布して、潤滑油が介在する条件下で行った。この際、押付け荷重：１Ｎ、摺動速度：０．２ｍ／ｓ、摺動距離：１２０ｍとした。

また、試料Ｎｏ．５のプラズマ工程を省略した比較試験片（試料Ｎｏ．Ｃ１）も用意し、これについても同様なボールオンディスク試験を行った。こうして各試験片を用いたときの摩擦係数、試験片の摩耗量（ディスクの摩耗深さ）および相手材の摩耗量（ボールの摩耗痕径）をそれぞれ測定した。その結果を表２に示した。

《評価》
（１）表面性状
図１Ａおよび図１Ｂから明らかなように、無電解めっきした場合でも電解めっきした場合でも、表面近傍に多孔質層が確認された。また、その多孔質層を形成する多くの空孔は、最表面側に開孔状態となっていた。この多孔質層を有するＮｉ系めっき層が、本発明でいうＮｉ系被膜に相当する。

また、多孔質層の厚さ（深さ）はプラズマ工程の処理時間に依り、処理時間を長くすることにより、多孔質層を厚くすることも可能であることがわかった。もっとも、図１Ａや表１に示すように、処理時間が短くても平均孔径が５０ｎｍ程度の多孔質層が十分に形成されることもわかった。

（２）成分組成
先ず、Ｎｉ系被膜部分（保護膜と基材の挟間部分）では、主成分であるＮｉの他にＮが検出された。特に、その最表面近傍（多孔質層部分）では比較的多くのＮが検出され、Ｎ量は０．４〜１．９原子％程度であった。Ｎｉ中におけるＮの固溶上限値（二元系）は０．０３原子％であるから、多孔質層中には、その固溶上限値よりも遥かに多くのＮが存在していることがわかった。このことからＮは、Ｎｉ系被膜中にある粒界や非常に微細な孔等に存在しているか、不純物と結合して窒化物を形成していることが考えられる。なお、このＮ量は既述した方法により特定した。

次に、Ｎｉ系被膜が被着している基材の界面近傍を観ると、Ｎが基材の深く（１５〜２０μｍ程度）まで侵入していることもわかった。つまり、プラズマ工程により、鉄鋼からなる基材まで窒化されることがわかった。この現象は、Ｎｉ−Ｐ系めっき層をプラズマ工程した場合にも同様に生じることを確認している。このような現象が生じたのは、プラズマ工程後のＮｉ系めっき層が深さ方向に連通した状態となっており、プラズマ窒素が基材内部まで拡散し易くなったためと考えられる。

（３）密着性
図３からもわかるように、Ｎｉ系被膜上に被着されたＤＬＣ−Ｓｉ膜は、剥離せずに密着しており、上述したスクラッチ試験機により測定した膜剥離発生荷重も２３Ｎで高かった。一方、プラズマ工程を行わないＮｉ系めっき層（試料Ｎｏ．４と同様）上に形成したＤＬＣ−Ｓｉ膜は、剥離するか、膜剥離発生荷重が５Ｎ以下であった。従って、本発明に係るＮｉ系被膜を中間層として介在させると、多孔質層の投錨効果により、高密着性の第二被膜が形成されることが確認された。なお、このような傾向は、めっき方法やＮｉ系めっき層の成分組成（純Ｎｉ、Ｎｉ−１〜１０％Ｐ、Ｎｉ−１．６％Ｗ−０．１％Ｂ等）を変化させた場合でも、同様の傾向があることを確認している。

（４）耐摩耗性
表２からわかるように、潤滑油が存在する湿式条件下の摩擦係数は、多孔質層の有無に拘わらず、同じであった。しかし、各試験片の摺動面における摩耗量（ディスク摩耗深さ）および相手材の摩耗量（ボール摩耗痕径）は、多孔質層の有無により大きく相違した。つまり、試験片の摺動面に多孔質層が存在する場合、いずれも大幅に低減した。これは多孔質層による潤滑油の保持性が向上したためと考えられる。また、プラズマ工程時の加熱により、非晶質であったＮｉ−Ｐ系めっき層が結晶化され、硬質な多孔質層が形成されたことも、耐摩耗性が向上した一因と考えられる。

（５）その他
試料Ｎｏ．１に係る被膜上に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：商品名「テフロン（登録商標）」）を含浸させることにより、その表面が優れた潤滑性や撥水性を発揮することを確認した。例えば、接触角で１２０°を超える撥水性が発現された。また、そのＰＴＦＥ層は、密着性や耐久性にも優れるものであった。

なお、従来のＮｉ−Ｐ系めっき層にＰＴＦＥを分散させた被膜（ＰＴＦＥ分散めっき被膜）の場合、被膜硬さを保持できる分散度は、通常、数体積％程度、高くても２５体積％までである。これに対して本発明に係るＮｉ系被膜上にＰＴＦＥを含浸、浸透させれば、ＰＴＦＥによる被覆率をＰＴＦＥ分散めっき被膜よりも遥かに高くすることが可能となる。

Claims (8)

1. 基材と、
   該基材上に被着され、少なくとも窒素（Ｎ）を含むニッケル合金からなる多孔質層を有するニッケル系被膜と、
   からなることを特徴とする被覆部材。
2. 前記多孔質層は、最表面に開口した空孔の平均孔径が２０〜２００ｎｍである請求項１に記載の被覆部材。
3. 前記多孔質層は、最表面近傍のＮ量が全体を１００原子％としたときに０．００１〜５原子％である請求項１または２に記載の被覆部材。
4. 前記基材は、前記ニッケル系被膜が被着している界面近傍が窒化されている請求項１または３に記載の被覆部材。
5. 前記ニッケル系被膜は、少なくとも一部が結晶質である請求項１〜４のいずれかに記載の被覆部材
6. さらに、前記ニッケル系被膜の表面に形成された別の第二被膜を有する請求項１に記載の被覆部材。
7. 前記第二被膜は、非晶質炭素膜（ＤＬＣ膜）である請求項６に記載の被覆部材。
8. 基材の表面上にニッケル（Ｎｉ）を含むめっき層を形成するめっき工程と、
   該めっき層上にプラズマ窒素を供給して加熱するプラズマ工程とを備え、
   請求項１〜７のいずれかに記載の被覆部材が得られることを特徴とする被覆部材の製造方法。