JP2017044308A - 摺動部材およびポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】摺動性と耐荷重性に優れた摺動部材を提供する。
【解決手段】軸・軸受構造（１Ａ）に用いられ、軸受部材（１１）に対して相対的に摺動する軸部材（１０）は、Ｗ_２Ｃ粒子（１０ｆ）および母材（１０ｅ）を含む複合層（１０ｂ）と、複合層（１０ｂ）の表面に設けられ、軸受部材（１１）に摺接する、ダイヤモンドライクカーボンを含む被覆層（１０ｃ）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばポンプ等に用いられる摺動部材に関し、より詳しくは、軸および軸受を有する軸・軸受構造に用いられる、被摺動部材に対して相対的に摺動する摺動部材に関する。上記摺動部材を適用するポンプ等の一種としては、予め無水状態で全速運転（先行待機運転）を行うことや、気水混合状態での排水を行うことが可能な先行待機運転ポンプがある。

ポンプ等に適用することができる軸・軸受構造が、例えば、特許文献１および２に開示されている。

特許文献１には、摺動部材である軸スリーブと、被摺動部材である軸受部材とを有する軸・軸受構造が開示されている。当該軸スリーブは、ステンレス材の基体と、基体を被覆する硬質層との複層構造を有し、硬質層を、コバルト基合金からなる母粉末に超硬粒子を含有させた超硬金属で構成することで、耐摩耗性を高めると共に、摺動抵抗を軽減している。

また、特許文献２には、摺動部材であるスリーブの基材としてステンレス材を用い、基材の表面にＷＣ（タングステンカーバイド）系またはＣｒ_２Ｃ_３系超硬合金の溶射膜を形成し、溶射膜の上にＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣＮ，ＳｉＣ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ダイヤモンドまたはダイヤモンド状炭素の硬質皮膜、あるいは、ＳｉＣ微粒子入りＮｉ−Ｐメッキの硬質皮膜を被覆した軸・軸受構造が開示されている。

特開２００１−２５４７２６号公報（２００１年９月２１日公開） 特開平５−５２２２２号公報（１９９３年３月２日公開）

しかしながら、特許文献１に記載の軸スリーブは、摩擦係数が高く、ポンプ運転時に振動が発生したり、温度が上昇したりするという問題がある。

また、特許文献２に記載のスリーブは、溶射膜が荷重により変形してしまうことで、硬質皮膜の割れや剥離が発生するという問題がある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、摺動性と耐荷重性に優れた摺動部材を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る摺動部材は、軸および軸受を有する軸・軸受構造に用いられ、被摺動部材に対して相対的に摺動する摺動部材であって、Ｗ_２Ｃ粒子および母材を含む複合層と、前記複合層の表面に設けられ、前記被摺動部材に摺接する、ダイヤモンドライクカーボンを含む被覆層とを備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、複合層中のＷ_２Ｃ粒子が、ダイヤモンドライクカーボンを含む被覆層と接触することにより、ダイヤモンドライクカーボンの炭素と、Ｗ_２Ｃ粒子とが接触する。これにより、複合層と被覆層との接合が強固なものとなり、摺動性に優れた被覆層が剥離してしまうのを防止することができる。これにより、摺動性と耐荷重性に優れた摺動部材を提供することが可能となる。

さらに、本発明に係る摺動部材において、前記複合層は、前記Ｗ_２Ｃ粒子を２０〜４５ｖｏｌ％含んでいてもよい。

上記の構成によれば、強度に優れ、また、被覆層との密着性に優れた複合層を備える摺動部材を提供することができる。

さらに、本発明に係る摺動部材において、前記複合層は、１５ｖｏｌ％以下のＷＣ粒子を含んでいてもよい。

上記の構成によれば、平均粒子径の小さいＷＣ粒子は、母材の粒界近傍に分散する。そのため、複合層の耐摩耗性が向上する。これにより、耐摩耗性に優れた摺動部材を提供することができる。

さらに、本発明に係る摺動部材において、前記複合層の層厚が、４００μｍ以上であってもよい。

上記の構成によれば、複合層の層厚を大きくすることで、外力に対する複合層の変形量を少なく抑えることができる。そのため、外力が作用することで、被覆層が複合層から剥離してしまうことを防止することができる。

さらに、本発明に係る摺動部材は、前記被覆層の層厚が、５〜１５μｍであってもよい。

上記の構成によれば、被覆層の層厚をこのような範囲とすることで、複合層と被覆層との密着性が優れ、かつ、耐摩耗性にも優れた摺動部材を提供することができる。

さらに、本発明に係る摺動部材は、前記複合層に対して、前記被覆層とは反対側に設けられたステンレス材からなる基体を備え、前記母材は、熱膨張係数が１０〜１４ｐｐｍ／℃であってもよい。

上記の構成によれば、母材の熱膨張係数をこのような範囲内とすることで、ステンレス材からなる基体と熱膨張係数が近い値となる。そのため、母材と基体との間の密着性が向上し、耐摩耗性に優れた摺動部材を提供することができる。

さらに、本発明に係る摺動部材を、ポンプに用いてもよい。

上記の構成によれば、摺動性と耐荷重性にすぐれた摺動部材を備えるポンプを提供することができる。

本発明の一態様によれば、摺動性と耐荷重性に優れた摺動部材およびポンプを提供することができる。

本発明の実施形態１に係る軸・軸受構造の、軸方向に垂直な断面を示す断面概略図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照し詳細に説明する。なお、本実施の形態では、摺動部材としての軸部材について説明するが、本発明の摺動部材は必ずしもこれに限らない。例えば、軸部材に対して相対的に摺動する軸・軸受構造における軸受け部材にも適用することができる。

図１は、本実施形態に係る軸・軸受構造１Ａの、軸方向に垂直な断面を示す断面概略図である。

図１に示すように、軸・軸受構造１Ａは、例えばポンプ等に用いられる摺動部材としての軸部材１０と、被摺動部材としての軸受部材１１とを備える。軸部材１０は、円筒形状の軸スリーブであり、軸受部材１１に対して相対的に摺動する。なお、軸部材１０は、軸スリーブに限定されるものでは無く、軸であってもよい。一方、軸受部材１１は、内部に軸部材１０が収容される円筒形状を有しており、軸部材１０を軸支する。

軸受部材１１は、例えば、硬質のセラミックスや、超硬合金等からなり、セラミックスやサーメットであることが好ましい。軸受部材１１としてセラミックスやサーメットを用いることにより、軸受部材１１の耐久性が向上する。軸受部材１１の内側表面は、表面の凹凸が少ないことが好ましく、具体的には、表面粗さＲａが１．０μｍ以下であればよい。なお、軸受部材１１の軸部材１０側の表面に、摩擦係数を低くしたり、耐摩耗性を向上したりするための焼結体や膜を形成するような加工がされていてもよい。

軸部材１０は、図１に示すように、少なくとも、円筒形状の基体１０ａと、基体１０ａの外表面に形成された複合層１０ｂと、複合層１０ｂの外表面に形成された被覆層１０ｃとを備える。換言すれば、軸部材１０は、複合層１０ｂと、複合層１０ｂに対して軸部材１０とは反対側に設けられた被覆層１０ｃとを備える。

基体１０ａは、一般的に用いられる材質によって形成されており、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４０３といったステンレス材等からなる。また、基体１０ａの複合層１０ｂ側の表面粗さＲａは、１．０μｍ以下であることが好ましい。

被覆層１０ｃは、ダイヤモンドライクカーボン（Diamond-like Carbon）（以下、ＤＬＣと称する）からなり、複合層１０ｂを被覆し、外表面が軸受部材１１と摺接する摺動面１３である。

ＤＬＣからなる被覆層１０ｃの形成方法としては、公知のＤＬＣの成膜方法を用いることができ、例えば、スパッタリングを用いた物理気相蒸着法（PVD;Physical Vapor Deposition）、プラズマを用いた化学気相蒸着法（CVD;Chemical Vapor Deposition）等を用いることができる。このようにして、複合層１０ｂの外表面に被覆層１０ｃを形成する。

複合層１０ｂは、硬質粒子１０ｄと母材１０ｅを含む複合材料であり、母材１０ｅ中に硬質粒子１０ｄが分散して保持されている。

母材１０ｅは、コバルト基合金、ニッケル基合金、ＳＵＳ３０４であることが好ましい。それぞれの合金の組成は、以下の通りである。

［コバルト基合金］
Ｃ：０．８ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．２〜３．５ｗｔ％、Ｂ：０．７〜０．９ｗｔ％、Ｃｒ：８〜２７ｗｔ％、Ｍｏ：１５〜３０ｗｔ％、Ｆｅ：１．５ｗｔ％以下、Ｎｉ：１６ｗｔ％以下、Ｃｏ：残部。

［ニッケル基合金］
Ｃ：０．３〜０．７ｗｔ％、Ｓｉ：３．５〜４．５ｗｔ％、Ｂ：２〜３ｗｔ％、Ｃｒ：１０〜１５ｗｔ％、Ｍｏ：０．５〜０．７ｗｔ％、Ｆｅ：２〜４ｗｔ％、Ｎｉ：残部。

［ＳＵＳ３０４］
Ｃ：０．０３〜０．０８ｗｔ％、Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、Ｎｉ：８．００〜１０．５ｗｔ％、Ｃｒ：１８．０〜２０．０ｗｔ％、Ｐ：０．０４５ｗｔ％以下、Ｓ：０．０３ｗｔ％以下。

硬質粒子１０ｄは、Ｗ_２Ｃ粒子１０ｆを含む。Ｗ_２Ｃ粒子１０ｆの粒子径は、４５〜２００μｍであることが好ましく、５０〜８０μｍであることがより好ましい。これは、母材１０ｅ中にＷ_２Ｃ粒子１０ｆを分散させるためには、Ｗ_２Ｃ粒子１０ｆの粒子径は、大きい方が好ましいからである。また、Ｗ_２Ｃ粒子１０ｆの粒子径が５０〜８０μｍであれば、より確実に母材１０ｅ中にＷ_２Ｃ粒子１０ｆを分散させることができる。

また、硬質粒子１０ｄは、ＷＣ粒子１０ｇを含んでいることが好ましい。硬質粒子１０ｄがＷＣ粒子１０ｇを含むことで、軸部材１０の耐摩耗性が向上する。ＷＣ粒子１０ｇの平均粒子径は、１０μｍ以下であることが好ましい。これは、母材１０ｅの耐摩耗性を向上するためには、母材１０ｅの粒子同士の間（粒界）に、ＷＣ粒子１０ｇを介在させることが好ましい。そのため、母材１０ｅよりも粒子径の小さなＷＣ粒子１０ｇを用いることが好ましい。

このように母材１０ｅ中に粒子径の異なるＷ_２Ｃ粒子１０ｆおよびＷＣ粒子１０ｇという２種類の硬質粒子１０ｄを分散させることにより、強度および靱性を確保しつつ、Ｗ_２Ｃ粒子１０ｆやＷＣ粒子１０ｇといった硬質粒子１０ｄの添加量を抑えることができる。

複合層１０ｂの形成方法としては、熱間静水圧加圧形成法（ＨＩＰ法）が好ましい。具体的には、以下の通りである。まず、母材１０ｅとなる合金粉末と、Ｗ_２Ｃ粒子１０ｆおよびＷＣ粒子１０ｇからなる硬質粒子１０ｄとをボールミル等で均一に混合し、原料粉末を調整する。そして、原料粉末を基体１０ａ上に積層し、処理温度１１００℃、加圧力約１１１．５ＭＰａ（１１００気圧）で２時間、アルゴン雰囲気下で保持し、複合層１０ｂを形成する。複合層１０ｂを熱間静水圧加圧法により形成することで、例えば溶射を用いて形成した場合と比較して、複合層１０ｂの層厚を大きくすることができる。

具体的には、複合層１０ｂの層厚は、４００μｍ以上であることが好ましく、７００μｍ以上であることがより好ましく、１０００μｍ以上であることがより一層好ましい。複合層１０ｂの層厚を大きくすることで、外力に対して複合層１０ｂ変形しにくくなり、複合層１０ｂの外表面に設けられる被覆層１０ｃが、複合層１０ｂから剥離してしまうのを防止することができる。そのため、複合層１０ｂの層厚を大きくすることで、耐摩耗性に優れた軸部材１０を提供することが可能となる。

また、複合層１０ｂにおける、Ｗ_２Ｃ粒子１０ｆの体積率は、２０〜４５ｖｏｌ％であることが好ましく、２５〜４０ｖｏｌ％であることがより好ましい。これは、複合層１０ｂにおけるＷ_２Ｃ粒子１０ｆの体積率が、４５ｖｏｌ％を超えると、複合層１０ｂの強度が低下してしまうとともに、複合層１０ｂの見かけの熱膨張率が小さくなりすぎるため、基材との密着性も低下し、剥離が起こりやすくなるからである。一方、複合層１０ｂにおけるＷ_２Ｃ粒子１０ｆの体積率が２５ｖｏｌ％未満であると、複合層１０ｂと被覆層１０ｃとの密着性の向上に対する効果は小さい。

さらに、複合層１０ｂにおける、ＷＣ粒子１０ｇの体積率は、０〜１５ｖｏｌ％であることが好ましく、３〜１５ｖｏｌ％であることがより好ましく、５〜１０ｖｏｌ％であることがより一層好ましい。これは、複合層１０ｂにおけるＷＣ粒子１０ｇの体積率が１５ｖｏｌ％を超えると、複合層１０ｂの強度が低下してしまうからである。

また、複合層１０ｂにおけるＷ_２Ｃ粒子１０ｆとＷＣ粒子１０ｇとの体積率の和は、２５〜４５ｖｏｌ％であることが好ましく、３０〜４０ｖｏｌ％であることがより好ましい。

複合層１０ｂが、Ｗ_２Ｃ粒子１０ｆを２０〜４５ｖｏｌ％、ＷＣ粒子１０ｇを０〜１５ｖｏｌ％含む場合、被覆層１０ｃの層厚は、２０μｍ以下であることが好ましく、５〜１５μｍであることがより好ましい。これは、被覆層１０ｃの厚さが２０μｍを超えると、その厚みにより複合層１０ｂと被覆層１０ｃとの接着強度に対して、外力の方が大きくなり、被覆層１０ｃが剥離してしまうことがあるからである。また、被覆層１０ｃの厚さが５μｍ未満である場合には、複合層１０ｂの剛性が高くとも、被覆層１０ｃに割れが生じてしまうことがあるからである。

このようにして形成した複合層１０ｂの被覆層１０ｃ側の表面粗さＲａは、被覆層１０ｃとの密着性の観点から、０．８μｍ以下であることが好ましい。

ここで、硬質粒子１０ｄのＷ_２Ｃ粒子１０ｆは、その一部が、複合層１０ｂと被覆層１０ｃとの界面１５に対して露出している。これにより、被覆層１０ｃの形成過程において、ＤＬＣからなる被覆層１０ｃとＷ_２Ｃ粒子１０ｆが接触する。ここで、複合層１０ｂに含まれるＷ_２Ｃ粒子１０ｆは、Ｗ原子が露出しているため、ＤＬＣからなる被覆層１０ｃのＣ元素との親和性がある。そのため、複合層１０ｂと、被覆層１０ｃとの接合が強固なものとなり、被覆層１０ｃと複合層１０ｂとの間の剥離を防止することができる。なお、複合層１０ｂと、被覆層１０ｃとの接合が強固なものとなるのは、複合層１０ｂのＷ_２Ｃと、ＤＬＣからなる被覆層１０ｃの炭素原子とが接触することにより、露出しているＷ原子とＣ元素とが接触し結合しているため、もしくは、Ｗ_２Ｃ＋Ｃ→２ＷＣという反応が起こるためであると考えられる。

ここで、コバルト基合金の熱膨張係数は、１２ｐｐｍ／℃である。この値は、ステンレス材の熱膨張係数と近い値である。そのため、複合層１０ｂの母材１０ｅとしてコバルト基合金を使用した場合において、基体１０ａとしてステンレス材を用いることにより、基体１０ａと複合層１０ｂとの間で熱膨張係数の値の差で生じる応力による剥離を防止することができる。このように、母材１０ｅの熱膨張係数は、基体１０ａとの密着性を考慮して、１０〜１４ｐｐｍ／℃であることが好ましい。

このとき、母材１０ｅおよび硬質粒子１０ｄからなる複合層１０ｂの見かけ上の熱膨張係数は、８〜１３ｐｐｍ／℃となる。例えば、母材１０ｅとしてコバルト基合金を用い、複合層１０ｂが、Ｗ_２Ｃ粒子１０ｆとＷＣ粒子１０ｇとを体積率の和で４５ｖｌ％含んでいる場合、複合層１０ｂの見かけ上の熱膨張係数は、９．３ｐｐｍ／℃となる。また、母材１０ｅとしてニッケル基合金を用い、複合層１０ｂが、Ｗ_２Ｃ粒子１０ｆとＷＣ粒子１０ｇとを体積率の和で２５ｖｌ％含んでいる場合、複合層１０ｂの見かけ上の熱膨張係数は、１１．３ｐｐｍ／℃となる。

なお、本実施形態においては、複合層１０ｂとして、母材１０ｅとなる合金粉末と、Ｗ_２Ｃ粒子１０ｆおよびＷＣ粒子１０ｇからなる硬質粒子１０ｄとを用いたが、複合層１０ｂの原料はこれに限られるものではない。すなわち、複合層１０ｂの原料として、母材１０ｅとなる合金粉末、およびＷ_２Ｃ粒子１０ｆが少なくとも含まれていればよい。このような構成であっても、複合層１０ｂの上に、ＤＬＣからなる被覆層１０ｃを設けることで、Ｗ_２Ｃ粒子１０ｆの一部が、ＤＬＣの炭素と原子と接触し、複合層１０ｂと被覆層１０ｃとの接合が強固なものとなる。これにより、複合層１０ｂと被覆層１０ｃとの間の剥離を防止することができる。

また、本実施形態においては、軸部材１０が、基体１０ａ、複合層１０ｂおよび被覆層１０ｃを備えている構成について述べたが、軸部材１０は、基体１０ａを備えていなくてもよい。すなわち、軸部材１０は、複合層１０ｂと被覆層１０ｃとの２層構造であってもよい。

また、本実施形態においては、被摺動部材としての軸受部材１１が円筒形状である例を示したが、軸受部材１１の形状はこれに限られるものでは無く、例えば、軸部材１０に対して平面で摺動する、平面状の軸受部材であってもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

〔実施例１〕
母材としてコバルト基合金を、硬質粒子として、平均粒子径が５３μｍのＷ_２Ｃ粒子、および平均粒子径が５μｍのＷＣ粒子を用いて内径８５ｍｍ、長さ８０ｍｍ、層厚１３００μｍの円筒形状の複合層を熱間静水圧加圧法により形成した。このとき、Ｗ_２Ｃ粒子の体積率は３２ｖｏｌ％であり、ＷＣの体積率は８ｖｏｌ％であった。そして、複合層の表面に、ＤＬＣの被覆層を、ＰＶＤ法を用いて７μｍの層厚で製膜し、試験片を作成した。

次に、作成した試験片に対して、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

ロックウェル圧痕試験は、被覆層の密着性を評価するための試験であり、Ｃスケールのロックウェル硬度計を用いて被覆層を押圧し、押圧により生じた圧痕を観察した。

耐摩耗試験は、外径１３９ｍｍ、内径１０５ｍｍ、厚さ６ｍｍの窒化ケイ素からなるリングを相手材とし、ピン・オン・ディスク方式で、面厚０．３ＭＰａ、回転速度３ｍ／ｓｅｃの条件で、１時間摩擦試験を行い、試験前後の重量変化から耐摩耗性を評価した。

〔実施例２〕
硬質粒子として、平均粒子径が４６μｍのＷ_２Ｃ粒子、および平均粒子径が１０μｍのＷＣ粒子を用い、複合層の層厚を９５０μｍとし、被覆層の層厚を５μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で試験片を作成した。このとき、複合層におけるＷ_２Ｃ粒子の体積率は２８ｖｏｌ％であり、ＷＣ粒子の体積率は１４ｖｏｌ％であった。そして、実施例１と同様の条件にて、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

〔実施例３〕
母材としてニッケル基合金を、硬質粒子として、平均粒子径が２８μｍのＷ_２Ｃ粒子、および平均粒子径が７μｍのＷＣ粒子を用い、複合層の層厚を４２０μｍとし、被覆層の層厚を２３μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で試験片を作成した。このとき、複合層におけるＷ_２Ｃ粒子の体積率は３０ｖｏｌ％であり、ＷＣ粒子の体積率は６５ｖｏｌ％であった。そして、実施例１と同様の条件にて、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

〔実施例４〕
母材としてニッケル基合金を、硬質粒子として、平均粒子径が３５μｍのＷ_２Ｃ粒子、および平均粒子径が４μｍのＷＣ粒子を用い、複合層の層厚を４８５μｍとし、被覆層の層厚を３μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で試験片を作成した。このとき、複合層におけるＷ_２Ｃ粒子の体積率は４５ｖｏｌ％であり、ＷＣ粒子の体積率は４ｖｏｌ％であった。そして、実施例１と同様の条件にて、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

〔実施例５〕
硬質粒子として、平均粒子径が５８μｍのＷ_２Ｃ粒子、および平均粒子径が８μｍのＷＣ粒子を用い、複合層の層厚を７５０μｍとし、被覆層の層厚を１０μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で試験片を作成した。このとき、複合層におけるＷ_２Ｃ粒子の体積率は４２ｖｏｌ％であり、ＷＣ粒子の体積率は３ｖｏｌ％であった。そして、実施例１と同様の条件にて、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

〔実施例６〕
母材としてニッケル基合金を、硬質粒子として、平均粒子径が２０μｍのＷ_２Ｃ粒子、および平均粒子径が６μｍのＷＣ粒子を用い、複合層の層厚を３８０μｍとし、被覆層の層厚を１０μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で試験片を作成した。このとき、複合層におけるＷ_２Ｃ粒子の体積率は５４ｖｏｌ％であり、ＷＣ粒子の体積率は２３ｖｏｌ％であった。そして、実施例１と同様の条件にて、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

〔実施例７〕
母材としてニッケル基合金を、硬質粒子として、平均粒子径が７０μｍのＷ_２Ｃ粒子のみを用い、複合層の層厚を７００μｍとし、被覆層の層厚を１４μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で試験片を作成した。このとき、複合層におけるＷ_２Ｃ粒子の体積率は３８ｖｏｌ％であった。そして、実施例１と同様の条件にて、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

〔実施例８〕
硬質粒子として、平均粒子径が７６μｍのＷ_２Ｃ粒子、および平均粒子径が４μｍのＷＣ粒子を用い、複合層の層厚を１０５０μｍとし、被覆層の層厚を１５μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で試験片を作成した。このとき、複合層におけるＷ_２Ｃ粒子の体積率は２９ｖｏｌ％であり、ＷＣ粒子の体積率は６ｖｏｌ％であった。そして、実施例１と同様の条件にて、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

〔実施例９〕
母材としてニッケル基合金を、硬質粒子として、平均粒子径が６７μｍのＷ_２Ｃ粒子、および平均粒子径が１０μｍのＷＣ粒子を用い、複合層の層厚を８００μｍとし、被覆層の層厚を１２μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で試験片を作成した。このとき、複合層におけるＷ_２Ｃ粒子の体積率は３３ｖｏｌ％であり、ＷＣ粒子の体積率は１０ｖｏｌ％であった。そして、実施例１と同様の条件にて、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

〔実施例１０〕
母材としてＳＵＳ３０４を、硬質粒子として、平均粒子径が６０μｍのＷ_２Ｃ粒子、および平均粒子径が５μｍのＷＣ粒子を用い、複合層の層厚を６１０μｍとし、被覆層の層厚を２２μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で試験片を作成した。このとき、複合層におけるＷ_２Ｃ粒子の体積率は３６ｖｏｌ％であり、ＷＣ粒子の体積率は３ｖｏｌ％であった。そして、実施例１と同様の条件にて、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

〔実施例１１〕
母材としてＳＵＳ３０４を、硬質粒子として、平均粒子径が５５μｍのＷ_２Ｃ粒子のみを用い、複合層の層厚を９００μｍとし、被覆層の層厚を２３μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で試験片を作成した。このとき、複合層におけるＷ_２Ｃ粒子の体積率は２２ｖｏｌ％であった。そして、実施例１と同様の条件にて、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

〔実施例１２〕
母材としてニッケル基合金を、硬質粒子として、平均粒子径が６８μｍのＷ_２Ｃ粒子のみを用い、複合層の層厚を１９０μｍとし、被覆層の層厚を４μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で試験片を作成した。このとき、複合層におけるＷ_２Ｃ粒子の体積率は１８ｖｏｌ％であった。そして、実施例１と同様の条件にて、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

〔実施例１３〕
硬質粒子として、平均粒子径が３１μｍのＷ_２Ｃ粒子、および平均粒子径が６μｍのＷＣ粒子を用い、複合層の層厚を４００μｍとし、被覆層の層厚を２８μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で試験片を作成した。このとき、複合層におけるＷ_２Ｃ粒子の体積率は４５ｖｏｌ％であり、ＷＣ粒子の体積率は１０ｖｏｌ％であった。そして、実施例１と同様の条件にて、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

〔実施例１４〕
母材としてＳＵＳ３０４を、硬質粒子として、平均粒子径が１９μｍのＷ_２Ｃ粒子、および平均粒子径が４μｍのＷＣ粒子を用い、複合層の層厚を２５０μｍとし、被覆層の層厚を３５μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で試験片を作成した。このとき、複合層におけるＷ_２Ｃ粒子の体積率は１６ｖｏｌ％であり、ＷＣ粒子の体積率は５ｖｏｌ％であった。そして、実施例１と同様の条件にて、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

〔比較例１〕
硬質粒子として、平均粒子径が１３μｍのＷＣ粒子のみを用い、複合層の層厚を４６０μｍとし、被覆層の層厚を３μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で試験片を作成した。このとき、複合層におけるＷＣの体積率は４５ｖｏｌ％であった。そして、実施例１と同様の条件にて、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った。

表１は、実施例１〜１４および比較例１において作製され、ロックウェル圧痕試験および耐摩耗試験を行った試験片における、各種条件および試験結果を示す表である。

表１のロックウェル圧痕試験の結果において、丸印（○）は、圧痕の周囲の被覆層に剥離見られなかったことを示し、三角印（△）は、圧痕の周囲の被覆層に軽微な剥離が見られたことを示し、バツ印（×）は、圧痕の周囲の被覆層が剥離していたことを示している。

また、表１では、耐摩耗試験の結果を、被覆層の摩耗が少なかった方から順に、二重丸印（◎）、丸印（○）、三角印（△）、およびバツ印（×）で示している。

表１に示すように、複合層にＷ_２Ｃ粒子を含む実施例１〜１４は、複合層にＷ_２Ｃ粒子を含まない比較例１と比べて、耐摩耗性に優れることが確認された。

本発明は、例えばポンプ等に用いられる摺動部材に利用することができる。

１Ａ 軸・軸受構造
１０ 軸部材
１０ａ 基体
１０ｂ 複合層
１０ｃ 被覆層
１０ｅ 母材
１０ｆ Ｗ_２Ｃ粒子
１０ｇ ＷＣ粒子
１１ 軸受部材

Claims (7)

1. 軸および軸受を有する軸・軸受構造に用いられ、被摺動部材に対して相対的に摺動する摺動部材であって、
   Ｗ_２Ｃ粒子および母材を含む複合層と、
   前記複合層の表面に設けられ、前記被摺動部材に摺接する、ダイヤモンドライクカーボンを含む被覆層とを備えることを特徴とする摺動部材。
2. 前記複合層は、前記Ｗ_２Ｃ粒子を２０〜４５ｖｏｌ％含むことを特徴とする請求項１に記載の摺動部材。
3. 前記複合層は、１５ｖｏｌ％以下のＷＣ粒子を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の摺動部材。
4. 前記複合層の層厚が、４００μｍ以上であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の摺動部材。
5. 前記被覆層の層厚が、５〜１５μｍであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の摺動部材。
6. 前記複合層に対して、前記被覆層とは反対側に設けられたステンレス材からなる基体を備え、
   前記母材は、熱膨張係数が１０〜１４ｐｐｍ／℃であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の摺動部材。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の摺動部材を備えるポンプ。

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