JP2021055126A - Nitrogen-containing carbon film, production method thereof, compressor and slide member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、窒素含有炭素皮膜、当該膜の製造方法、圧縮機、および摺動部材に関する。 The present invention relates to a nitrogen-containing carbon film, a method for producing the film, a compressor, and a sliding member.
摺動部における損失を低減するため、窒素を含有した非晶質炭素皮膜を基材の表面に形成することが知られている(特許文献1)。
特許文献1には、潤滑油が存在する環境下で摺動する部材の製造方法として、基材の表面に向けて窒素イオンビームを照射しながら、フィルタードアークデポジション法により基材の表面に炭素を蒸着させることで、窒素含有率が2〜11原子%(at%)の非晶質炭素皮膜を成膜することが記載されている。
特許文献1の記載によると、非晶質炭素皮膜が成膜された摺動部材を使用した際に、摺動面において膜の表面の窒素が脱離し、摺動面にはグラファイトの如き構造変化層が形成される。この構造変化層により摩擦係数が低減される。
It is known that an amorphous carbon film containing nitrogen is formed on the surface of a base material in order to reduce the loss in the sliding portion (Patent Document 1).
In
According to the description of
特許文献1の記載によれば、11原子%を超える程に窒素含有率を増加させようとすると、成膜が難しい。また、仮に成膜できたとしても、非晶質炭素皮膜の硬度が低下するため、構造変化層と硬質層との硬度差により発現される馴染み効果が十分に発現できない、とされている。
According to the description of
本開示は、11原子%を超える窒素含有率を実現した非晶質炭素皮膜の提供、及びかかる非晶質炭素皮膜の製造方法の提供により、摩擦を十分に低減することを目的とする。
加えて、11原子%を超える窒素含有率を実現した非晶質炭素皮膜を備え、冷媒雰囲気に供される摺動部材、及び、かかる摺動部材を含む冷媒用の圧縮機を提供することにより、冷媒雰囲気下で使用される摺動部材における摩擦を十分に低減することを目的とする。
It is an object of the present disclosure to sufficiently reduce friction by providing an amorphous carbon film having a nitrogen content of more than 11 atomic% and providing a method for producing such an amorphous carbon film.
In addition, by providing a sliding member having an amorphous carbon film having a nitrogen content of more than 11 atomic% and being subjected to a refrigerant atmosphere, and a compressor for a refrigerant containing such a sliding member. The purpose is to sufficiently reduce friction in sliding members used in a refrigerant atmosphere.
本開示の窒素含有炭素皮膜は、基材に施され、窒素を含有した非晶質の窒素含有炭素皮膜であって、炭素皮膜における窒素含有率が、12〜20原子%であり、炭素皮膜のヤング率は、160〜250 GPaである。 The nitrogen-containing carbon film of the present disclosure is an amorphous nitrogen-containing carbon film that is applied to a base material and contains nitrogen, and the nitrogen content of the carbon film is 12 to 20 atomic%, and the carbon film has a nitrogen content of 12 to 20 atomic%. The Young rate is 160-250 GPa.
本開示の窒素含有炭素皮膜製造方法は、基材に施され、窒素を含有した非晶質の炭素皮膜を製造する方法であって、グリッドレスイオンビーム発生装置を用いて窒素イオンビームを基材に照射しながら、フィルタードカソーディック真空アーク法により基材に炭素を蒸着する。 The method for producing a nitrogen-containing carbon film of the present disclosure is a method for producing an amorphous carbon film containing nitrogen by being applied to a base material, and the nitrogen ion beam is used as a base material using a gridless ion beam generator. Carbon is deposited on the substrate by the filtered Casodic vacuum arc method while irradiating the substrate.
本開示の圧縮機は、水素を含む冷媒を圧縮する圧縮機であって、窒素を含有した非晶質の炭素皮膜が基材に施された摺動部材を備え、摺動部材は、冷媒が存在する雰囲気に配置され、炭素皮膜における窒素含有率が、12〜20原子%である。 The compressor of the present disclosure is a compressor that compresses a refrigerant containing hydrogen, and includes a sliding member having a nitrogen-containing amorphous carbon film applied to a base material, and the sliding member is a refrigerant. Arranged in an existing atmosphere, the nitrogen content in the carbon film is 12-20 atomic%.
本開示の摺動部材は、水素を含む冷媒を圧縮する圧縮機を構成する摺動部材であって、冷媒が存在する雰囲気に配置され、窒素を含有した非晶質の炭素皮膜が基材に施され、炭素皮膜における窒素含有率が、12〜20原子%である。 The sliding member of the present disclosure is a sliding member constituting a compressor that compresses a refrigerant containing hydrogen, and is arranged in an atmosphere in which the refrigerant is present, and an amorphous carbon film containing nitrogen is used as a base material. The nitrogen content in the carbon film is 12 to 20 atomic%.
本開示の摺動部材は、冷媒が存在する雰囲気下で使用される摺動部材であって、窒素を含有した非晶質の炭素皮膜が基材に施され、炭素皮膜における窒素含有率が、12〜20原子%である。 The sliding member of the present disclosure is a sliding member used in an atmosphere in which a refrigerant is present, and an amorphous carbon film containing nitrogen is applied to a base material, and the nitrogen content in the carbon film is determined. It is 12 to 20 atomic%.
本開示の摺動部材の製造方法は、窒素を含有した非晶質の炭素皮膜が施された基材を含み、冷媒が存在する雰囲気下で使用される摺動部材を製造する方法であって、グリッドレスイオンビーム発生装置を用いて、窒素イオンビームを基材に照射しながら、フィルタードカソーディック真空アーク法により基材に炭素を蒸着するステップを含む。 The method for manufacturing a sliding member of the present disclosure is a method for manufacturing a sliding member which contains a base material having an amorphous carbon film containing nitrogen and is used in an atmosphere in which a refrigerant is present. A gridless ion beam generator is used to irradiate the substrate with a nitrogen ion beam while depositing carbon on the substrate by a filtered Casodic vacuum arc method.
本開示によれば、窒素含有率を14〜20原子%にまで増加させた窒素含有非晶質炭素皮膜(以下、CNx膜)を実現することができ、窒素含有率がより小さい場合と比べて炭素皮膜の硬度が低下したとしても、後述する試験結果に基づいて、摩擦を十分に低減することができる。
加えて、14〜20原子%にまで窒素含有率を増加させたことで、CNx膜のヤング率が160〜250 GPaにまで低下するため、基材に典型的に用いられる金属材料のヤング率(200 GPa前後)と同等のヤング率がCNx膜に与えられることとなる。そのため、CNx膜の割れや、基材からの剥離を防ぐことができる。
さらに、本開示のCNx膜が、水素を含有する冷媒雰囲気下で使用されるならば、炭素と水素との結合によりCNx膜の表層に軟質なポリマーライクカーボンが生成されるため、境界潤滑下においても摩擦を低減させることができる。
According to the present disclosure, it is possible to realize a nitrogen-containing amorphous carbon film (hereinafter referred to as CNx film) in which the nitrogen content is increased to 14 to 20 atomic%, as compared with the case where the nitrogen content is smaller. Even if the hardness of the carbon film is reduced, the friction can be sufficiently reduced based on the test results described later.
In addition, increasing the nitrogen content to 14-20 atomic% reduces the Young's modulus of the CNx film to 160-250 GPa, resulting in the Young's modulus of metallic materials typically used for substrates ( A Young's modulus equivalent to (around 200 GPa) will be given to the CNx film. Therefore, it is possible to prevent the CNx film from cracking and peeling from the substrate.
Furthermore, if the CNx membrane of the present disclosure is used in a hydrogen-containing refrigerant atmosphere, the combination of carbon and hydrogen produces a soft polymer-like carbon on the surface of the CNx membrane, and thus under boundary lubrication. Can also reduce friction.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
(基材に施されたCNx膜の特性)
図1は、本実施形態に係る摺動部材10の基材1の断面を模式的に示している。基材1の表面1A(摺動面)には、窒素を含有した非晶質の炭素皮膜2が施されている。以下、基材1に施された窒素含有非晶質炭素皮膜2のことをCNx膜2と称するものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(Characteristics of CNx film applied to the base material)
FIG. 1 schematically shows a cross section of a
基材1は、典型的には金属材料から形成されるが、樹脂やセラミック等の適宜な材料から形成することができる。
「CNx膜」は、sp3構造に富むta-C(tetrahedral amorphous-Carbon)膜であって、窒素を含有したもの(ta-CNx)に相当するものとする。CNx膜2の厚さTは、例えば、0.1〜1μmである。
The
The "CNx film" is a ta-C (tetrahedral amorphous-Carbon) film rich in sp3 structure and corresponds to a nitrogen-containing film (ta-CNx). The thickness T of the
図1の上部に示すように、CNx膜2が基材1に成膜される。その後、摺動部材10が使用されると、摺動部材10と相手部材との摺動によるCNx膜2のせん断により、CNx膜2の表面から窒素が離脱し、離脱した窒素に代わり炭素が炭素と結合することで、図1の下部に示すように、基材1の表層にグラファイトの如き構造を含む構造変化層2Aが形成される。CNx膜2において窒素が維持された硬質層2Bの硬度と比べると、構造変化層2Aの硬度は低い。
As shown in the upper part of FIG. 1, the
窒素を含有するCNx膜2における窒素と炭素との結合は、典型的なDLC(Diamond-Like Carbon)膜における炭素と炭素との結合と比べると結合力に劣るため、冷媒雰囲気下では、冷媒に含まれる水素とCNx膜2の炭素とが結合し易い。冷媒中の水素とCNx膜2の炭素との化学反応が起こることにより、硬質層2Bに対して軟質なポリマーライクカーボン(tribofilm;トライボフィルム)がCNx膜2の表層に生成される。冷媒雰囲気下での使用によりCNx膜2の表層にポリマーライクカーボンが形成されることは、後述するように、反射分光法による表面分析により確認されている。
Since the bond between nitrogen and carbon in the nitrogen-containing
冷媒雰囲気において、構造変化層2Aには、窒素の離脱によるグラファイトあるいはそれに類似した構造と、水素と炭素との結合によるポリマーライクカーボンとが混在しうる。CNx膜2における表層に軟質層(構造変化層2A)が形成されると、摺動時のせん断力が低下するため摩擦低減作用が発現する。
In the refrigerant atmosphere, the
CNx膜2における窒素含有率は、図2に示すように、12〜20原子%にまで到達する。図3には、14.5原子%と17.4原子%のデータをプロットしている。
ここで、本明細書における窒素含有非晶質炭素皮膜の窒素含有率は、炭素と窒素との合計が100原子%であるとした場合の窒素の含有率を言うものとする。
後述するように、グリッドレスタイプのイオンビーム発生装置40を用いて、窒素イオンビームを基材1に照射しながら、フィルタードカソーディック真空アーク(Filtered Cathodic Vacuum Arc; FCVA)法により基材1に炭素を蒸着してCNx膜2を成膜することで、CNx膜2の窒素含有率を12〜20原子%にまで増大させることができる。
CNx膜2の窒素含有率は、グリッドレスイオンビーム発生装置40に導入される窒素ガスの流量を設定することにより調整することができる。窒素ガスの流量が多いほど、窒素分圧が増加するため、窒素含有率を多くすることができる。
The nitrogen content in
Here, the nitrogen content of the nitrogen-containing amorphous carbon film in the present specification refers to the nitrogen content when the total of carbon and nitrogen is 100 atomic%.
As will be described later, a gridless type
The nitrogen content of the
リングオンディスク摩擦摩耗試験の結果から図3に摩擦係数を示すように、CNx膜2は、特に、冷媒が存在する雰囲気下で使用された際に、摺動部材10と相手部材との摩擦を十分に低減させることができる。
なお、図12、図13、図15、および図16に示すデータも、リングオンディスク摩擦摩耗試験により得られたものである。
本明細書における「冷媒」は、HFC(Hydro Fluoro Carbon)系の冷媒、HFO(Hydro Fluoro Olefin)系の冷媒、アンモニア、および炭化水素系冷媒等の水素を含む気相および液相の冷媒を言うものとする。冷媒が潤滑油に溶解していたり、冷媒ガス中に潤滑油が混入していたりしてもよい。
As shown in FIG. 3 from the results of the ring-on-disk friction and wear test, the
The data shown in FIGS. 12, 13, 15, and 16 were also obtained by the ring-on-disk friction and wear test.
As used herein, the term "refrigerant" refers to a gas-phase or liquid-phase refrigerant containing hydrogen such as an HFC (Hydro Fluoro Carbon) -based refrigerant, an HFO (Hydro Fluoro Olefin) -based refrigerant, ammonia, and a hydrocarbon-based refrigerant. Shall be. The refrigerant may be dissolved in the lubricating oil, or the lubricating oil may be mixed in the refrigerant gas.
図3に、冷媒ガス中に潤滑油が混在した雰囲気におけるCNx膜2の摩擦係数を矩形(■)のプロットで示し、潤滑油が混在しないドライ条件の冷媒ガス雰囲気におけるCNx膜2の摩擦係数を菱形(◆)のプロットで示している。図3に菱形で示す2つのプロットは、それぞれ、後述する実施例2,3(図15)に対応している。図3に示す矩形のプロットは、後述する実施例4(図16)に対応しており、ポリオールエステル(POE)系の潤滑油が冷媒ガスに混在した雰囲気に関する。図3に示すデータに関し、基材1の材質は、SUJ2(JIS G 4805:2008 高炭素クロム軸受鋼鋼材)である。
ドライ条件の冷媒ガス雰囲気であっても、潤滑油が混在した冷媒ガス雰囲気であっても、CNx膜2は、0.04以下の低い摩擦係数を示す。
FIG. 3 shows the friction coefficient of the
The
窒素含有率の増加に伴い、CNx膜2の硬度およびヤング率は低下する。図4に示すグラフの横軸は、後述するグリッドレスイオンビーム発生装置40に導入される窒素ガスの流量を表している。SCCM(Standard Cubic Centimeter per Minute)は、一定の温度・圧力下(標準条件)における体積流量である。
図4には、CNx膜2の硬度が実線で示され、CNx膜2のヤング率が破線で示されている。5〜40 SCCMの範囲に対して、CNx膜2の硬度は18〜25 GPaであり、CNx膜2のヤング率は160〜250 GPaである。5 SCCMは、窒素含有率が14.5原子%であることに相当し、40 SCCMは、窒素含有率が17.4原子%であることに相当する。
As the nitrogen content increases, the hardness and Young's modulus of the
In FIG. 4, the hardness of the
窒素含有率を12〜20原子%にまで増加させたCNx膜2は、グリッドレスのイオンビーム発生装置40を用いることで実現可能となるから、それよりも小さい窒素含有率に留まる場合は、グリッドを含むイオンビーム発生装置が使用されているとみなせる。グリッドを含むイオンビーム発生装置を使用して成膜されたCNx膜の窒素含有率は小さく、硬度は高い。そうした観点から、上述した特許文献1(特許第6298019号)では、グリッドを含むイオンビーム照射装置が使用されている。特許文献1には、窒素含有非晶質炭素皮膜の窒素含有率が2〜11%であること、その硬度が25〜80 GPaであることが開示されている。
The
(CNx膜の製造)
基材1に施されたCNx膜2を製造するために、図5に示す製造装置3を用いる。製造装置3は、FCVA成膜装置30に、グリッドレスタイプのイオンビーム発生装置40を複合させたものであり、炭素と窒素とを基材1に供給することで、CNx膜2を基材1に成膜する。
(Manufacturing of CNx film)
In order to manufacture the
FCVA成膜装置30は、真空アーク放電発生部31と、フィルター部32と、ドロップレット捕集部33と、基材1が配置される真空チャンバ34とを備えている。
真空アーク放電発生部31は、トリガー311による起爆により、炭素供給源としてのグラファイトターゲット等のカーボンターゲット312(カソード)に真空アーク放電を生成し、アーク放電により炭素プラズマを発生させる。
フィルター部32は、複数のソレノイドコイル321を含み、電磁気的なフィルターとして機能する。カーボンターゲット312から、ドロップレット捕集部33に向けて進むドロップレットに対して、フィルター部32は、イオン化した炭素を基材1が配置された真空チャンバ34に向けて偏向させる。図5に示す例では、ドロップレットの進路に対してフィルター部32のダクト322が直交してT字をなしているが、これに限らず、例えばY字をなしていてもよい。
フィルター部32により、0.1〜数μm程度のドロップレットに対して微細な炭素粒子が抽出されて真空チャンバ34内の基材1に堆積する。
The FCVA
The vacuum arc
The
The
グリッドレスイオンビーム発生装置40は、窒素ガスをイオン化させるとともに窒素イオンビームを基材1に向けて照射する。図示しない窒素源からグリッドレスイオンビーム発生装置40に導入される窒素ガスの流量が、基材1に成膜されるCNx膜2の所定の窒素含有率に応じて適切に設定される。
グリッドレスイオンビーム発生装置40は、図6に示すように、グリッド電極を備えていない。グリッドレスイオンビーム発生装置40は、アノード41およびカソード42(42A,42B)と、永久磁石43とを備えている。図7Aにアノード41を示し、図7Bにカソード42を示しているように、アノード41とカソード42とは、紙面に直交する方向(イオンビームの照射方向)において互いに近接して配置されている。図6、図7Aおよび図7Bに示す例によれば、環状に形成されたアノード41の周りに永久磁石43が配置され、平面視において、アノード41の周りにカソード42Aが配置され、アノード41の内側にカソード42Bが配置されている。
アノード41およびカソード42間に電圧が印加されると、図8Aに示すように、チャンバ44に導入された窒素ガスにプラズマが発生して窒素ガスがイオン化され、図8Bに示すように、窒素イオンが窒素イオンビームとしてカソード42A,42Bの間の出口45から真空チャンバ34(図5)内の基材1へと照射される。図8Aに示すプラズマ発生の作用と、図8Bに示すプラズマ照射の作用とは、アノード41およびカソード42が配置されている場所で同時に起こる。
The gridless
As shown in FIG. 6, the gridless
When a voltage is applied between the
本実施形態では、基材1に向けて真空チャンバ34に炭素粒子が供給される方向と、基材1に向けて窒素イオンビームが照射される方向とが交差(図5に示す例では直交)している。真空チャンバ34内におけるホルダ341の回転に伴い、ホルダ341に設置されている複数の基材1がホルダ341の回転軸を中心に移動することで、複数の基材1のそれぞれに対して炭素粒子と窒素イオンビームとが交互に供給される。
但し、グリッドレスイオンビーム発生装置40の部材の位置と、FCVA成膜装置30の部材の位置とが干渉しない場合など、基材1に向けて炭素粒子が供給される方向と、基材1に向けて窒素イオンビームが照射される方向とが必ずしも交差している必要はない。基材1に向けて炭素粒子が供給される方向と同じ方向から、基材1に向けて窒素イオンビームが照射されるようにしてもよい。この場合は、同一の基材1に対して炭素粒子と窒素イオンビームとが同時に供給される。
本実施形態では、回転可能なホルダ341に設置された複数の基材1に対して一度に成膜処理を行うことができる。但し、単一の基材1に対して成膜処理を行うようにしてもよい。
In the present embodiment, the direction in which the carbon particles are supplied to the
However, when the position of the member of the gridless
In the present embodiment, the film formation process can be performed on a plurality of
グリッドレスイオンビーム発生装置40と対比するため、図9に、グリッドタイプのイオンビーム発生装置70を示す。グリッドタイプであり、マイクロ波方式であるイオンビーム発生装置70は、マイクロ波源71、放電管72、イグナイタ73(点火器)、永久磁石75、および放電管72の出口に設けられたグリッド74等を備えている。放電管72に導入される窒素ガスは、マイクロ波源71から発せられて放電管72に導入されたマイクロ波のエネルギーによりイオン化され、電圧が印加される複数の多孔質の電極を含むグリッド74により加速されて窒素イオンビームとして真空チャンバ34(図5)内の基材1へと照射される。
グリッド74は、所定間隔をおいて積層される例えば3つの電極を含んでいる。グリッド74によるプラズマ発生およびプラズマ照射のそれぞれの機能は、これらの電極間に分かれている。
一方、グリッドレスイオンビーム発生装置40では、アノード41およびカソード42が近接して配置されているため、プラズマ発生およびプラズマ照射が同時に行われる。
In order to compare with the gridless
The
On the other hand, in the gridless
図10に、グリッドレスイオンビーム発生装置40により発せられるイオンビームの電圧に対する電流密度を実線で示し、グリッド74を備えたイオンビーム発生装置70により照射されるイオンビームの電圧に対する電流密度を破線で示す。図10より、グリッドレスイオンビーム発生装置40の方が、グリッドタイプのイオンビーム発生装置70と比べて、イオンビームのエネルギー幅が広い。電流密度が同一であるとした場合に、グリッドレスイオンビーム発生装置40は、グリッドタイプのイオンビーム発生装置70と比べて多くの電流を流せるため(電流値が高い)、高出力である。グリッドタイプイオンビーム発生装置70における設定値は、一例として、3k V、0.33 A、100 Wであるところ、グリッドレスイオンビーム発生装置40における設定値は、一例として、2k V、1 A、1200 Wである。
その結果、グリッドレスイオンビーム発生装置40を使用することで、12〜20原子%もの窒素含有率が実現する。グリッドタイプのイオンビーム発生装置70を使用した場合は、窒素含有非晶質炭素皮膜に実現可能な窒素含有率が11原子%程度に留まる。
In FIG. 10, the current density with respect to the voltage of the ion beam emitted by the gridless
As a result, by using the gridless
グリッドレスイオンビーム発生装置40を用いて窒素イオンビームを基材1に照射しながら、FCVA成膜装置30を用いたFCVA法により炭素粒子を基材1に供給することで、基材1に例えば0.5 μm程度の厚さのCNx膜2を成膜することができる。
By irradiating the
(成膜例)
次に、上述の製造装置3を用いて、基材1にCNx膜2を成膜する手順の一例を説明する。
CNx膜2の品質を向上させるため、成膜ステップS5を行う前に、図11に示すように、カーボンターゲット312の清浄化(ステップS3)、および基材1の清浄化(ステップS1,S4)を行うことが好ましい。
(Example of film formation)
Next, an example of a procedure for forming the
In order to improve the quality of the
事前準備として、基材1をベンゼンおよびアセトンのそれぞれに浸漬して、例えば15分間に亘り超音波洗浄を行う(ステップS1)。
超音波洗浄を終えた基材1を真空チャンバ34内のホルダ341に設置し、真空チャンバ34の内部を例えば4×10-4 Pa以下になるまで真空引きする(ステップS2)。
As a preliminary preparation, the
The
カーボンターゲット312の表面における不純物や酸化物を除去するため、FCVA成膜装置30によりカーボンターゲット312にアーク放電を発生させることでカーボンターゲット312の表面を例えば2分間クリーニングする(ステップS3)。このとき、一部のソレノイドコイル321のみ(例えば、図5の321A〜321D)が使用され、残りのソレノイドコイル321は使用されない。そのため、炭素粒子が真空チャンバ34内の基材1に向けて偏向されないで、カーボンターゲット312からドロップレット捕集部33へと直進する。
In order to remove impurities and oxides on the surface of the
グリッドレスイオンビーム発生装置40により、基材1のクリーニングを行う(ステップS4)。このときは、成膜時に導入される窒素ガスに代えて、図示しないアルゴンガス源からアルゴンガスがグリッドレスイオンビーム発生装置40に導入される。ホルダ341を例えば4 rpmで回転させながら、グリッドレスイオンビーム発生装置40によりアルゴンガスから生成されたアルゴンイオンビームを基材1に向けて例えば20分間に亘り照射することにより、基材1の表面の不純物や酸化物が除去されて清浄化される。このとき基材1にアルゴンは残存しない。
The
以上のステップS1〜S4により基材1およびカーボンターゲット312のそれぞれの清浄化が完了する。なお、基材1およびカーボンターゲット312のそれぞれの清浄化が適切に行われるならば、必ずしも上記の手順には限定されない。
The cleaning of the
次に、真空チャンバ34内でホルダ341を例えば4 rpmで回転させながら、基材1にCNx膜2を成膜する(ステップS5)。
このとき、ホルダ341を例えば4 rpmで回転させながら、グリッドレスイオンビーム発生装置40に導入される窒素ガスから生成された窒素イオンビームと、FCVA成膜装置30によりドロップレットの進路に対して偏向した微細な炭素粒子との両方が、例えば20分間に亘り、基材1に供給されることで、厚さが0.5μm程度のCNx膜2が基材1に施される。
窒素イオンビームの照射および炭素粒子の供給は、基材1の温度上昇を抑えるため、基材1を放熱させる時間として10秒程度の休止時間を挟みながら間欠的に行われてもよい。
Next, the
At this time, while rotating the
In order to suppress the temperature rise of the
成膜を終えたならば、真空チャンバ34内で基材1を冷却する。その後、基材1を製造装置3から取り出す(ステップS6)。
After the film formation is completed, the
下記の表に、CNx膜2の成膜条件の一例を示す。
以上で説明したCNx膜2の成膜工程により、窒素を含有した緻密なCNx膜2が基材1の表面に均一に成膜される。こうした成膜工程を経て、CNx膜2が施された基材1を備えた摺動部材10が製造される。基材1に成膜されたCNx膜2は、上述したように窒素含有率が12〜20 原子%に到達し、上述した硬度およびヤング率を備えている。
By the film formation step of the
(冷媒雰囲気下での使用によるCNx膜の表面状態の変化)
摺動部材10の基材1に成膜されたCNx膜2は、摺動部材10の相手の部材の表面と摺動することで、表面の状態が変化する。
ここで、冷媒雰囲気下で摺動部材10が使用されると、CNx膜2からの窒素の離脱に伴い、CNx膜2の表層がグラファイト様の構造へと変化することに代えて、あるいは、それと並行して、冷媒に含まれる水素とCNx膜2の炭素とが結合することで、CNx膜2の表層にポリマーライクカーボンが形成される。このことが、図12および図13に示すように、反射分光法による表面分析結果により確認されている。
(Changes in surface condition of CNx film due to use in refrigerant atmosphere)
The
Here, when the sliding
ここで、反射分光法は、薄膜が施されている試験片に対して所定の波長の光を照射したときの絶対反射率スペクトルを測定し、絶対反射率スペクトルの測定値と、入射光の多重反射が考慮された光学モデルから算出した絶対反射率スペクトルとをフィッティングさせることで薄膜の厚さや光学定数を測定する手法である。
本手法における絶対反射率Rは、以下の式(1)で表される。絶対反射率Rは光波長に依存する。
Here, in the reflection spectroscopy method, the absolute reflectance spectrum when a test piece coated with a thin film is irradiated with light of a predetermined wavelength is measured, and the measured value of the absolute reflectance spectrum and the multiplexing of the incident light are multiplexed. This is a method of measuring the thickness and optical constant of a thin film by fitting it with the absolute reflectance spectrum calculated from an optical model that takes reflection into consideration.
The absolute reflectance R in this method is expressed by the following equation (1). Absolute reflectance R depends on the wavelength of light.
Ii:単位時間あたりの入射光強度
Ir:単位時間あたりの反射光強度
I i : Incident light intensity per unit time
I r: reflected light intensity per unit time
光学モデルから絶対反射率を計算する。空気中で1層の薄膜に光が入射角θ0で入射したときの絶対反射率Rを下記に示す。 Calculate the absolute reflectance from the optical model. The absolute reflectance R when light is incident on a single-layer thin film in air at an incident angle θ 0 is shown below.
d1:薄膜の厚さ
λ:光波長
n:屈折率
k:消衰係数
θ0:光の入射角
θ1:薄膜への透過角
θ2:基材への透過角
添字の0,1,2で示される材料はそれぞれ空気、薄膜、基材を示す。
d 1 : Thin film thickness λ: Light wavelength n: Refractive index k: Extinction coefficient θ 0 : Light incident angle θ 1 : Transmission angle to thin film θ 2 : Transmission angle to
ta-Cやa-C等の種々の炭素皮膜のそれぞれの表面状態は、消衰係数kおよび屈折率nから、図14に示すように表されることが知られている。屈折率nが小さくなるほど、柔らかくなる。「Graphite film」は、層状のグラファイトのような表面状態に相当し、「Polymer Like Carbon」は、水素と炭素との結合により軟質化したポリマー様の表面状態に相当する。これらGraphite filmおよびPolymer Like Carbonは、ta-C等の他の炭素皮膜と比べて柔らかい。なお、図14の「a-C:H」は、水素を含有あるいは水素と結合した炭素皮膜を意味する。 It is known that the surface states of various carbon films such as ta-C and a-C are represented by the extinction coefficient k and the refractive index n as shown in FIG. The smaller the refractive index n, the softer it becomes. "Graphite film" corresponds to a layered graphite-like surface state, and "Polymer Like Carbon" corresponds to a polymer-like surface state softened by the bond of hydrogen and carbon. These Graphite film and Polymer Like Carbon are softer than other carbon films such as ta-C. In addition, "a-C: H" in FIG. 14 means a carbon film containing or bonded to hydrogen.
図12には、550nmの波長の光を用いた反射分光法による分析から、図14に示す種々の炭素皮膜のデータを凡例に従いプロットするとともに、同じく反射分光法による分析から、冷媒雰囲気下における相手部材との摩擦に供されたことのないCNx膜2のデータを白い丸(○)によりプロットし、かつ、ドライ条件での冷媒雰囲気下における摩擦に供された後のCNx膜2のデータを黒い丸(●)によりプロットしている。図12における横軸は屈折率nであり、縦軸は消衰係数kである。
In FIG. 12, the data of various carbon films shown in FIG. 14 are plotted according to the legend from the analysis by reflection spectroscopy using light having a wavelength of 550 nm, and also from the analysis by reflection spectroscopy, the partner in the refrigerant atmosphere. The data of the
摩擦前に対応する白丸のプロットA1,A2,A3,A4を円形Aで囲み、摩擦後に対応する黒丸のプロットB2,B3を円形Bで囲んでいる。プロットB2,B3はそれぞれ、後述する実施例2,3(図15)に対応している。
図12より、冷媒雰囲気下で摺動部材10が相手部材と摺動することで、CNx膜2の表面状態が、円形Aで囲まれた範囲から、円形Bで囲まれた範囲へと変化することがわかる。円形Bの範囲は、図14に示すPolymer Like Carbonに対応しているから、冷媒雰囲気下での摩擦によって、CNx膜2の表層が、ポリマーライクカーボン(tribofilm)に変化したものと考えられる。
The corresponding white circle plots A1, A2, A3 and A4 before friction are surrounded by a circle A, and the corresponding black circle plots B2 and B3 after friction are surrounded by a circle B. Plots B2 and B3 correspond to Examples 2 and 3 (FIG. 15) described later, respectively.
From FIG. 12, when the sliding
また、図13には、550nmの波長の光を用いた反射分光法による分析から、境界潤滑条件での冷媒雰囲気下における摩擦に供された後のCNx膜2のデータを黒い丸(●)によりプロットしている。プロットC1〜C3はそれぞれ、後述する実施例7,4,6(図16)に対応している。プロットC1〜C3は、図14に示すGraphite filmおよびPolymer Like Carbonに対応しているから、冷媒雰囲気下での摩擦によって、CNx膜2の表層が、グラファイト様の構造、あるいはポリマーライクカーボン(tribofilm)に変化したものと考えられる。
Further, in FIG. 13, the data of the
(冷媒雰囲気下におけるCNx膜の摩擦特性)
以下に、新たな知見として、冷媒雰囲気下においてCNx膜が低摩擦を示すことを開示する。
リングオンディスク摩擦摩耗試験による測定結果を示す図15および図16を参照し、主に、冷媒ガス雰囲気下におけるCNx膜の摩擦特性を説明する。
図15に示す実施例1は、潤滑油が使用されない、ドライ条件での窒素ガス雰囲気下(非冷媒雰囲気下)におけるCNx膜2の摩擦係数を示している。
実施例2,3は、潤滑油が使用されない、ドライ条件でのR32冷媒ガス雰囲気下におけるCNx膜2の摩擦係数を示している。
実施例1〜3のいずれも、SUSJ2の基材1に、上述のようにグリッドレスイオンビーム発生装置40を用いて窒素イオンビームを照射しつつ、FCVA法により炭素粒子を供給することでCNx膜2を施したものである。比較例1は、CNx膜2が施されていないSUSJ2の基材1のR32冷媒ガス雰囲気下における摩擦係数を示している。
CNx膜2の成膜時の窒素ガス流量は、実施例1では15 SCCMであり、実施例2,3では40 SCCMである。40 SCCMは、窒素含有率17.4原子%に相当する。
実施例1〜3および比較例1のいずれでも、雰囲気ガスの圧力は0.3MPaであった。
比較例1の摩擦係数が0.34であるのに対し、実施例1〜3の摩擦係数は0.02程度であるため、実施例1〜3によれば、コーティングが施されていない比較例1に対し、境界潤滑下においても摩擦を十分に低減させることができる。
(Friction characteristics of CNx film in a refrigerant atmosphere)
Below, as a new finding, we disclose that the CNx film exhibits low friction in a refrigerant atmosphere.
The friction characteristics of the CNx film in a refrigerant gas atmosphere will be mainly described with reference to FIGS. 15 and 16 showing the measurement results by the ring-on-disk friction and wear test.
Example 1 shown in FIG. 15 shows the friction coefficient of the
Examples 2 and 3 show the coefficient of friction of the
In each of Examples 1 to 3, the CNx film is formed by supplying carbon particles by the FCVA method while irradiating the
The nitrogen gas flow rate during film formation of the
In both Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the pressure of the atmospheric gas was 0.3 MPa.
Since the friction coefficient of Comparative Example 1 is 0.34, while the friction coefficient of Examples 1 to 3 is about 0.02, according to Examples 1 to 3, the friction coefficient of Comparative Example 1 which is not coated is compared with that of Comparative Example 1. Friction can be sufficiently reduced even under boundary lubrication.
次に、図16に示す実施例4〜7および比較例2のいずれも、冷媒ガス雰囲気でかつ境界潤滑条件(潤滑油に冷媒が溶け込んだ状態)での摩擦係数を示している。
実施例4〜7のいずれも、SUJ2の基材1に、上述のようにグリッドレスイオンビーム発生装置40を用いて窒素イオンビームを照射しつつ、FCVA法により炭素粒子を供給することでCNx膜2を施したものである。実施例5の「N増加」は、同一の基材1に、窒素イオンビームを照射しつつ、炭素粒子を供給することを実施例4と同じ条件で連続して二度繰り返したという意味である。「N増加」の記載がない実施例4等では一度のみ実施した。 実施例6だけは、CNx膜2の上に、さらにグラファイト層を施してある。このグラファイト層は、基材1上へのCNx膜2の成膜に続いて、グリッドレスイオンビーム発生装置40への窒素ガスの導入を停止した状態で、FCVA成膜装置30によりCNx膜2上に施される。このグラファイト層の膜厚は約100 nmであり、CNx膜2の膜厚は約300 nmである。グラファイト層は軟質であって、CNx膜2がグラファイト層によりコーティングされると、摺動後のCNx膜2に軟質の構造変化層2Aが形成される(図1の下側)のと同様に、基材1に複合的な層が形成された状態となる。そのため、実施例6は、十分に低い摩擦係数を示している。なお、実施例6のグラファイト層の膜厚は、冷媒ガス雰囲気における摺動によりCNx膜2の表層に出現したポリマーライクカーボン層の厚さと同等に定められている。
比較例2は、CNx膜2が施されていないSUSJ2の基材1の摩擦係数を示している。
実施例7だけは、HFO 冷媒であるR1234yf冷媒雰囲気下における摩擦係数を示し、その他の実施例4〜6および比較例2は、R32冷媒ガス雰囲気下における摩擦係数を示している。使用冷媒に合わせて、実施例7ではPAG(ポリアルキレングリコール)系の潤滑油が使用され、その他の実施例4〜6および比較例2では、POE系の潤滑油が使用されている。
CNx膜2の成膜時の窒素ガス流量は、実施例4〜7および比較例2のいずれも、40 SCCMである。
実施例4〜6および比較例2のいずれでも、雰囲気ガスの圧力は1 MPaであり、実施例7における雰囲気ガスの圧力は0.2 MPaである。
比較例2の摩擦係数が0.10であるのに対し、実施例4〜7の摩擦係数は0.03〜0.07程度である。実施例4〜7によれば、コーティングが施されていない比較例2に対し、摩擦を十分に低減することができる。
Next, both Examples 4 to 7 and Comparative Example 2 shown in FIG. 16 show the friction coefficient in a refrigerant gas atmosphere and under boundary lubrication conditions (a state in which the refrigerant is dissolved in the lubricating oil).
In each of Examples 4 to 7, the
Comparative Example 2 shows the friction coefficient of the
Only Example 7 shows the coefficient of friction under the atmosphere of R1234yf refrigerant, which is an HFO refrigerant, and the other Examples 4 to 6 and Comparative Example 2 show the coefficient of friction under the atmosphere of R32 refrigerant gas. A PAG (polyalkylene glycol) -based lubricating oil is used in Example 7, and a POE-based lubricating oil is used in the other Examples 4 to 6 and Comparative Example 2 according to the refrigerant used.
The nitrogen gas flow rate during film formation of the
In both Examples 4 to 6 and Comparative Example 2, the pressure of the atmospheric gas is 1 MPa, and the pressure of the atmospheric gas in Example 7 is 0.2 MPa.
While the friction coefficient of Comparative Example 2 is 0.10, the friction coefficient of Examples 4 to 7 is about 0.03 to 0.07. According to Examples 4 to 7, friction can be sufficiently reduced as compared with Comparative Example 2 in which the coating is not applied.
以上より、グリッドレスイオンビーム発生装置40を用いることで窒素含有率を14〜20原子%にまで増加させたCNx膜2を実現することができ、そのCNx膜2が基材1に施されることによれば、図3、図15、図16等に示した結果より、十分に摩擦を低減することができることができる。摩擦が低減されることで、摺動部の損失低減による高効率化および省エネルギー化が実現する。
加えて、図4に示すように、CNx膜2のヤング率が160〜250 GPaであることから、基材に典型的に用いられる金属材料のヤング率(200 GPa前後)と同等のヤング率がCNx膜に与えられることとなる。そのため、CNx膜2の割れや、基材1からのCNx膜2の剥離を防いで、摺動部材10、摺動部材10を備える装置の信頼性を向上させることができる。
From the above, by using the gridless
In addition, as shown in FIG. 4, since the Young's modulus of the
主な機械材料のヤング率を列記する。
工業用純鉄 205 GPa
圧延鋼材(SS400) 206 GPa
中炭素鋼(S45C) 205 GPa
高張力鋼(HT80) 203 GPa
ステンレス鋼(SUS631) 204 GPa
銅 125 GPa
List the Young's modulus of major mechanical materials.
Industrial Pure Iron 205 GPa
Rolled steel (SS400) 206 GPa
Medium carbon steel (S45C) 205 GPa
High-strength steel (HT80) 203 GPa
Stainless steel (SUS631) 204 GPa
Copper 125 GPa
(適用例)
上述したCNx膜2は、冷媒を圧縮する圧縮機を構成する摺動部材に適用されることが好ましい。以下に、圧縮機と、圧縮機に備わる摺動部材を例示する。
図17および図18は、スクロール圧縮機構50を備えた圧縮機5を示している。圧縮機5は、HFC系やHFO系の冷媒、あるいはアンモニア等、水素を含む冷媒をスクロール圧縮機構50により圧縮する。
圧縮機5は、スクロール圧縮機構50と、スクロール圧縮機構50からのスラスト荷重を受けるスラスト軸受51と、スラスト部材としてのスラストプレート58と、スクロール圧縮機構50に回転駆動力を伝達し、軸受521,522により回転可能に支持されるシャフト53と、シャフト53にトルクを出力するモータ54と、ハウジング55とを備えている。
導入管56を通じてハウジング55内に導入される冷媒ガスは、スクロール圧縮機構50に吸入されて圧縮され、吐出管57から外部に吐出される。
スクロール圧縮機構50やスラスト軸受51、スラストプレート58等、ハウジング55の内側に配置される部材は、冷媒雰囲気に配置されている。
(Application example)
The
17 and 18 show a
The
The refrigerant gas introduced into the
Members arranged inside the
スクロール圧縮機構50は、ハウジング55に固定された固定スクロール501と、固定スクロール501に対して公転旋回運動する旋回スクロール502と、オルダムリンク504とを含んでいる。旋回スクロール502は、シャフト53の一端側53Aに設けられた偏心部531に連結されている。旋回スクロール502の旋回に伴い、固定スクロール501の端板501Aから立ち上がるラップ501Bの側面と、旋回スクロール502の端板502Aから立ち上がるラップ502Bの側面とが摺動する。
スラスト軸受51は、シャフト53の一端側53Aでスクロール圧縮機構50からのスラスト荷重を受け、スラストプレート58は、シャフト53の他端部53Bからスラスト荷重を受ける。図18図19スラスト軸受51上を旋回スクロール502の端板502Aが摺動する。
The
The
オルダムリンク504(図17および図20)は、スラスト軸受51と旋回スクロール502とに係合して旋回スクロール502の自転を規制する。オルダムリンク504に設けられている第1キー504A,504Aは、スラスト軸受51の上面に設けられた図示しないキー溝の内壁と摺動する。オルダムリンク504に設けられている第2キー504B,504Bは、旋回スクロール502の端板502Aに設けられた図示しないキー溝の内壁と摺動する。
The Oldham link 504 (FIGS. 17 and 20) engages the
CNx膜2が上記の摺動部材、つまり、スラスト軸受51、スラストプレート58、固定スクロール501のラップ501B、旋回スクロール502のラップ502B、およびオルダムリンク504の少なくともいずれかに施されることにより、上述したように、ドライ条件や境界潤滑条件であるとしても、摩擦を十分に低減することができる。
CNx膜2は、スラスト軸受51、スラストプレート58、固定スクロール501のラップ501B、旋回スクロール502のラップ502B、オルダムリンク504のそれぞれにおいて、少なくとも、相手部材と摺動する領域に施されていれば足りる。例えば、スラストプレート58図18においては、シャフト53の他端部53Bと摺動する一面58AのみにCNx膜2が施されていればよい。
The
It is sufficient that the
上述したスラスト軸受51、スラストプレート58、ラップ501B,502B、およびオルダムリンク504以外の摺動部材にも、CNx膜2を施すことができる。
例えば、軸受521,522におけるシャフト53のラジアル荷重を受ける摺動面や、旋回スクロール502を支持するシャフト53の偏心部531の外周部と旋回スクロール502のボス502Cの内周部との間に配置されるドライブ軸受505の摺動面にCNx膜2を施すことも好ましい。
The
For example, it is arranged between the sliding surface of the
図21は、ロータリー圧縮機構60を備えた圧縮機6を示している。圧縮機6は、水素を含む冷媒をロータリー圧縮機構60により圧縮する。
圧縮機6は、ロータリー圧縮機構60と、ロータリー圧縮機構60からのスラスト荷重を受けるスラスト軸受63,64と、ロータリー圧縮機構60に回転駆動力を伝達し、スラスト軸受63,64により回転可能に支持されるシャフト65と、シャフト65にトルクを出力するモータ66と、ハウジング67とを備えている。
ロータリー圧縮機構60やスラスト軸受63,64等、ハウジング67の内側に配置される部材は、冷媒雰囲気に配置されている。
FIG. 21 shows a compressor 6 provided with a
The compressor 6 transmits rotational driving force to the
Members arranged inside the
ロータリー圧縮機構60は、第1圧縮機構61と、第2圧縮機構62とからなる。第1圧縮機構61は、図22に示すように、シリンダ601と、シリンダ601の内側で回転されるピストンロータ602と、シリンダ601の内側の空間を仕切るブレード603とを含んでいる。ブレード603は、シリンダ601の径方向に進退可能にシリンダ601に設けられ、径方向の外側から内側に向けて加圧されている。ブレード603の先端は、回転するピストンロータ602の外周部と摺動する。
The
第2圧縮機構62も、同様に、シリンダ601、ピストンロータ602、およびブレード603を備えている。第1圧縮機構61のシリンダ601の内部は、スラスト軸受63と隔壁68とにより区画されている。第2圧縮機構62のシリンダ601の内部は、スラスト軸受64と隔壁68とにより区画されている。
The
アキュムレータ69から第1圧縮機構61および第2圧縮機構62のそれぞれのシリンダ601に導入された冷媒ガスは、各シリンダ601内で、シャフト65と結合したピストンロータ602の回転に伴い圧縮され、第1圧縮機構61および第2圧縮機構62のそれぞれの吐出口604からハウジング67の内部に吐出され、モータ66を通過して吐出管605から外部に吐出される。
The refrigerant gas introduced from the
CNx膜2が摺動部材としてのブレード603、スラスト軸受63,64、隔壁68、ピストンロータ602、およびシリンダ601の少なくともいずれかに施されることにより、上述したように、ドライ条件や境界潤滑条件であるとしても、摩擦を十分に低減することができる。
CNx膜2は、摺動部材において少なくとも相手部材と摺動する領域に施されていれば足りる。例えば、ブレード603(図22)においては、ピストンロータ602と摺動する先端部603AのみにCNx膜2が施されていればよい。ピストンロータ602においては、シリンダ601の内壁と摺動する外周部のみにCNx膜2が施されていればよい。
As described above, the
It suffices that the
その他、スラスト軸受63,64におけるシャフト65のラジアル荷重を受ける摺動面等にCNx膜2を施すことも好ましい。
In addition, it is also preferable to apply the
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、アルゴンイオンビームの照射に代えて、窒素ガスから生成された窒素イオンビーム等、アルゴンガス以外の他の不活性ガスから生成されたイオンビームを基材1に照射することにより、基材1の表面をクリーニングするようにしてもよい。
In addition to the above, the configurations listed in the above embodiments can be selected or appropriately changed to other configurations as long as the gist of the present invention is not deviated.
For example, instead of irradiating the argon ion beam, the
また、基材1とCNx膜2との間に、例えば基材1へのCNx膜2の密着性を向上させるための一以上の中間層を設けることもできる。中間層は、例えば、チタン、クロム、シリコン、窒化クロム、窒化チタン等を用いて形成することができる。
Further, one or more intermediate layers for improving the adhesion of the
さらに、CNx膜2が、硬度の異なる複数の層を含んでいてもよい。これと同様に、CNx膜2が、窒素含有率の異なる複数の層を含んでいてもよい。
Further, the
1 基材
1A 表面
2 窒素含有非晶質炭素皮膜(CNx膜)
2A 構造変化層
2B 硬質層
3 製造装置
5,6 圧縮機
10 摺動部材
30 FCVA成膜装置
31 真空アーク放電発生部
32 フィルター部
33 ドロップレット捕集部
34 真空チャンバ
40 グリッドレスイオンビーム発生装置
41 アノード
42,42A,42B カソード
43 永久磁石
44 チャンバ
45 出口
50 スクロール圧縮機構
51 スラスト軸受
53 シャフト
53A 一端側
53B 他端部
54 モータ
55 ハウジング
56 導入管
57 吐出管
58 スラストプレート(スラスト部材)
58A 一面
60 ロータリー圧縮機構
61 第1圧縮機構
62 第2圧縮機構
63,64 スラスト軸受
65 シャフト
66 モータ
67 ハウジング
68 隔壁
69 アキュムレータ
70 グリッドタイプイオンビーム発生装置
71 マイクロ波源
72 放電管
73 イグナイタ
74 グリッド
311 トリガー
312 カーボンターゲット
321 ソレノイドコイル
322 ダクト
341 ホルダ
501 固定スクロール(第1スクロール)
501A 端板
501B ラップ
502 旋回スクロール(第2スクロール)
502A 端板
502B ラップ
502C ボス
504 オルダムリンク
504A,504B キー
521,522 軸受
505 ドライブ軸受
531 偏心部
601 シリンダ
602 ピストンロータ
603 ブレード
603A 先端部
604 吐出口
605 吐出管
T 厚さ
1
2A
58A One
Claims (14)
前記炭素皮膜における窒素含有率が、12〜20原子%であり、
前記炭素皮膜のヤング率は、160〜250 GPaである、
窒素含有炭素皮膜。 An amorphous nitrogen-containing carbon film that is applied to the substrate and contains nitrogen.
The nitrogen content in the carbon film is 12 to 20 atomic%.
The Young's modulus of the carbon film is 160-250 GPa.
Nitrogen-containing carbon film.
請求項1に記載の窒素含有炭素皮膜。 The hardness of the carbon film is 18 to 25 GPa,
The nitrogen-containing carbon film according to claim 1.
グリッドレスイオンビーム発生装置を用いて窒素イオンビームを前記基材に照射しながら、フィルタードカソーディック真空アーク法により前記基材に炭素を蒸着する、
窒素含有炭素皮膜の製造方法。 A method of producing an amorphous carbon film containing nitrogen, which is applied to a base material.
While irradiating the base material with a nitrogen ion beam using a gridless ion beam generator, carbon is vapor-deposited on the base material by a filtered Casodic vacuum arc method.
A method for producing a nitrogen-containing carbon film.
前記炭素皮膜に、12〜20 原子%の窒素含有率を与える、
請求項3に記載の窒素含有炭素皮膜の製造方法。 By setting the flow rate of nitrogen gas introduced into the gridless ion beam generator,
To give the carbon film a nitrogen content of 12 to 20 atomic%,
The method for producing a nitrogen-containing carbon film according to claim 3.
不活性ガスから生成されたイオンビームを前記基材に照射する、
請求項3または4に記載の窒素含有炭素皮膜の製造方法。 Before forming the carbon film on the substrate,
The substrate is irradiated with an ion beam generated from the inert gas.
The method for producing a nitrogen-containing carbon film according to claim 3 or 4.
窒素を含有した非晶質の炭素皮膜が基材に施された摺動部材を備え、
前記摺動部材は、前記冷媒が存在する雰囲気に配置され、
前記炭素皮膜における窒素含有率が、12〜20原子%である、
圧縮機。 A compressor that compresses a refrigerant containing hydrogen.
It has a sliding member with a nitrogen-containing amorphous carbon film applied to the base material.
The sliding member is arranged in an atmosphere in which the refrigerant is present.
The nitrogen content in the carbon film is 12 to 20 atomic%.
Compressor.
前記第2スクロールに連結され、回転可能に支持されるシャフトと、
前記シャフトにおける一端側で前記スクロール圧縮機構からのスラスト荷重を受けるスラスト軸受と、
前記シャフトの他端部からスラスト荷重を受けるスラスト部材と、を備え、
前記摺動部材は、
前記スラスト軸受と、
前記スラスト部材と、
前記スラスト軸受および前記第2スクロールに係合して前記第2スクロールの自転を規制するオルダムリンクと、
前記第1スクロールのラップと、
前記第2スクロールのラップとの少なくともいずれかに該当する、
請求項6に記載の圧縮機。 A scroll compression mechanism including a first scroll and a second scroll that revolves with respect to the first scroll.
A shaft connected to the second scroll and rotatably supported,
A thrust bearing that receives a thrust load from the scroll compression mechanism on one end side of the shaft, and a thrust bearing.
A thrust member that receives a thrust load from the other end of the shaft is provided.
The sliding member
With the thrust bearing
With the thrust member
An Oldham link that engages with the thrust bearing and the second scroll to regulate the rotation of the second scroll.
With the lap of the first scroll
Corresponds to at least one of the laps of the second scroll.
The compressor according to claim 6.
前記ロータリー圧縮機構からのスラスト荷重を受けるスラスト軸受と、を備え、
前記摺動部材は、
前記スラスト軸受および前記ブレードの少なくともいずれかに該当する、
請求項6に記載の圧縮機。 A cylinder, a piston rotor that rotates inside the cylinder, a rotary compression mechanism that includes blades that partition the space inside the cylinder, and
A thrust bearing that receives a thrust load from the rotary compression mechanism is provided.
The sliding member
Corresponding to at least one of the thrust bearing and the blade.
The compressor according to claim 6.
前記冷媒が存在する雰囲気に配置され、
窒素を含有した非晶質の炭素皮膜が基材に施され、
前記炭素皮膜における窒素含有率が、12〜20原子%である、
摺動部材。 A sliding member that constitutes a compressor that compresses a refrigerant containing hydrogen.
Arranged in an atmosphere where the refrigerant is present
An amorphous carbon film containing nitrogen is applied to the base material,
The nitrogen content in the carbon film is 12 to 20 atomic%.
Sliding member.
前記圧縮機に備わるスクロール圧縮機構からのスラスト荷重を受けるスラスト軸受である、
請求項9に記載の摺動部材。 The sliding member
A thrust bearing that receives a thrust load from the scroll compression mechanism provided in the compressor.
The sliding member according to claim 9.
前記圧縮機に備わるスクロール圧縮機構に用いられるオルダムリンクである、
請求項9に記載の摺動部材。 The sliding member
An Oldham link used in the scroll compression mechanism provided in the compressor.
The sliding member according to claim 9.
前記圧縮機に備わるロータリー圧縮機構を構成するブレードである、
請求項9に記載の摺動部材。 The sliding member
A blade that constitutes a rotary compression mechanism provided in the compressor.
The sliding member according to claim 9.
窒素を含有した非晶質の炭素皮膜が基材に施され、
前記炭素皮膜における窒素含有率が、12〜20原子%である、
摺動部材。 A sliding member used in an atmosphere where a refrigerant is present.
An amorphous carbon film containing nitrogen is applied to the base material,
The nitrogen content in the carbon film is 12 to 20 atomic%.
Sliding member.
グリッドレスイオンビーム発生装置を用いて、窒素イオンビームを前記基材に照射しながら、フィルタードカソーディック真空アーク法により前記基材に炭素を蒸着するステップを含む、
摺動部材の製造方法。 A method for manufacturing a sliding member that includes a base material having an amorphous carbon film containing nitrogen and is used in an atmosphere in which a refrigerant is present.
A gridless ion beam generator is used to irradiate the substrate with a nitrogen ion beam while depositing carbon on the substrate by a filtered Casodic vacuum arc method.
Manufacturing method of sliding member.
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