JP2022071283A - 摺動機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】モリブデン系極圧添加剤を含有する潤滑油に対する吸着能が高く、二硫化モリブデンによる摩擦低減効果が高い、含炭素被膜を有する摺動部材を備える摺動機構を提供する。【解決手段】本発明の摺動機構は、ＤＬＣ膜に金属ニッケルを含有させたＤＬＣ－Ｎｉ被膜を表面に有する摺動部材と、該摺動部材の摺動面に存在する潤滑油とを備える。そして、上記炭素被膜が、ＤＬＣを主成分とし、ニッケル（Ｎｉ）を含有するＤＬＣ－Ｎｉ被膜であり、上記潤滑油が、含モリブデン（Ｍｏ）化合物を含有することとしており、ＤＬＣ膜自体が有する低摩擦特性に加えて、二硫化モリブデンを有する反応被膜による摩擦低減効果をも得られる。【選択図】図１
Description
本発明は、摺動機構に係り、更に詳細には、潤滑油による摩擦低減能を十分発揮できる含炭素被膜を有する摺動部材を備える摺動機構に関する。
ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜は、著しい低摩擦特性と高硬度とを併せもつ長寿命の固体潤滑被膜である。ＤＬＣ膜の低摩擦特性は、表面の凝着力が小さいことにより摺動相手材との接触界面で剪断が容易に起こるためであると考えられている。
しかし、ＤＬＣ膜はその凝着力が非常に小さいため、内燃機関や変速機等の潤滑油が存在する摺動機構においては、ＤＬＣ膜の表面に充分な油膜が形成され難い。
したがって、上記摺動機構の摩擦特性は、潤滑油の存在下であっても潤滑油による摩擦低減効果が得られ難く、ＤＬＣ膜の摩擦特性によるところが大きくなる。
このようなＤＬＣ膜であっても、エステル系分子を含む潤滑油と組み合わせることで、さらなる低摩擦性を得られることが知られている。
また、内燃機関や変速機等の潤滑油には、有機モリブデンや硫黄等を含むモリブデン系極圧添加剤が添加されることが多い。
上記モリブデン系極圧添加剤は、摺動によって摺動面に、層間の剪断力が非常に小さな層状構造の二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）を含む反応被膜が生成し、上記二硫化モリブデンの層間が滑ることで摩擦を低減させる。
しかし、特許文献１には、摺動部材の表面がＤＬＣ膜で被覆されていると、上記反応被膜が生成せず、上記反応被膜による摩擦低減効果が得られない旨が記載されている。
そこで、特許文献１では、表面に鉄が露出した鉄含有ＤＬＣ膜とすることで、上記反応被膜が摺動面に生成し、摩擦を低減できる旨が開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載のものにあっては、鉄含有ＤＬＣ膜のモリブデン系極圧添加剤を含む潤滑油に対する吸着性が未だ乏しく、二硫化モリブデンによる摩擦低減効果を十分発揮できていない。
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、モリブデン系極圧添加剤を含有する潤滑油に対する吸着能が高く、二硫化モリブデンによる摩擦低減効果が高い、含炭素被膜を有する摺動部材を備える摺動機構を提供することにある。
上記二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）を含む反応被膜は、特許文献１に記載されているように、ＤＬＣ膜で被覆した摺動部材では生成しないことから、モリブデン系極圧添加剤単独では上記反応被膜が生成せず、上記反応被膜の生成には鉄などの他の元素が関わっていると考えられる。
しかし、潤滑油や極圧添加剤の構造は非常に複雑で、かつこれらの材料の組合せは無数に存在するため、上記反応被膜の生成過程を化学的に解明することは極めて難く、周期律表などから得られる規則的な元素特性からは、上記反応被膜の生成に有用な元素を特定することはできない。
本発明者は、上記目的を達成すべく様々な元素について試験・検討を重ねた結果、摺動部材の表面に形成する含炭素被膜を、ＤＬＣ膜に金属ニッケルを含有させたＤＬＣ－Ｎｉ被膜とすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の摺動機構は、基材上に含炭素被膜を有する摺動部材と、上記摺動部材の摺動面に存在する潤滑油と、を備える。
そして、上記含炭素被膜が、ＤＬＣを主成分とし、ニッケル（Ｎｉ）を含有するＤＬＣ－Ｎｉ被膜であり、上記潤滑油が、含モリブデン（Ｍｏ）化合物を含有することを特徴とする。
そして、上記含炭素被膜が、ＤＬＣを主成分とし、ニッケル（Ｎｉ）を含有するＤＬＣ－Ｎｉ被膜であり、上記潤滑油が、含モリブデン（Ｍｏ）化合物を含有することを特徴とする。
本発明によれば、ＤＬＣ膜に金属ニッケルを含有させたＤＬＣ－Ｎｉ被膜を摺動部材の表面に形成することとしたため、ＤＬＣ膜自体が有する低摩擦特性に加えて、二硫化モリブデンを有する反応被膜による摩擦低減効果をも得ることができる、含炭素被膜を有する摺動部材を備える摺動機構を提供することができる。
本発明の摺動機構について詳細に説明する。
上記摺動機構は、ＤＬＣ膜に金属ニッケルを含有させたＤＬＣ－Ｎｉ被膜を表面に有する摺動部材と、該摺動部材の摺動面に存在する潤滑油とを備え、上記炭素被膜が、ＤＬＣを主成分とし、ニッケル（Ｎｉ）を含有するＤＬＣ－Ｎｉ被膜であり、上記潤滑油が、含モリブデン（Ｍｏ）化合物を含有する。
本発明において、「主成分」とは５０ａｔ％以上であるこという。
上記摺動機構は、ＤＬＣ膜に金属ニッケルを含有させたＤＬＣ－Ｎｉ被膜を表面に有する摺動部材と、該摺動部材の摺動面に存在する潤滑油とを備え、上記炭素被膜が、ＤＬＣを主成分とし、ニッケル（Ｎｉ）を含有するＤＬＣ－Ｎｉ被膜であり、上記潤滑油が、含モリブデン（Ｍｏ）化合物を含有する。
本発明において、「主成分」とは５０ａｔ％以上であるこという。
＜ＤＬＣ－Ｎｉ被膜＞
本発明のＤＬＣ－Ｎｉ被膜が、含モリブデン（Ｍｏ）化合物を含有する潤滑油との親和性が高く、摩擦低減効果を増大できる理由は明らかではないが、ＤＬＣ－Ｎｉ被膜中のＮｉがモリブデン系極圧添加剤中の硫黄（Ｓ）と反応してＮｉＳやＮｉＳ２等の硫化物を形成する。この硫化物は、ＤＬＣ－Ｎｉ被膜中のＮｉと親和性が高く、かつモリブデン（Ｍｏ）への硫黄の供給源となることで二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）を含む反応被膜が生成し易くなることも一因ではないかと考えられる。
本発明のＤＬＣ－Ｎｉ被膜が、含モリブデン（Ｍｏ）化合物を含有する潤滑油との親和性が高く、摩擦低減効果を増大できる理由は明らかではないが、ＤＬＣ－Ｎｉ被膜中のＮｉがモリブデン系極圧添加剤中の硫黄（Ｓ）と反応してＮｉＳやＮｉＳ２等の硫化物を形成する。この硫化物は、ＤＬＣ－Ｎｉ被膜中のＮｉと親和性が高く、かつモリブデン（Ｍｏ）への硫黄の供給源となることで二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）を含む反応被膜が生成し易くなることも一因ではないかと考えられる。
上記ＤＬＣ－Ｎｉ被膜は、水素含有量が１ａｔ％以下であることが好ましい。
水素含有量が１ａｔ％以下の水素フリーＤＬＣ膜は、高硬度で耐熱性が高く、潤滑油存在下における摩擦係数低減効果が優れる。
水素含有量が１ａｔ％以下の水素フリーＤＬＣ膜は、高硬度で耐熱性が高く、潤滑油存在下における摩擦係数低減効果が優れる。
上記ＤＬＣ－Ｎｉ被膜としては、図１に示すようなニッケル（Ｎｉ）が分散した分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜や、図２に示すようなＤＬＣ膜と金属ニッケル膜とを積層した積層型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜を挙げることができ、上記積層型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜は、図３に示すようなＤＬＣ膜と金属ニッケル膜とを交互に複数積層した多層構造であってもよい。
（分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜）
上記分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜は、数個から数十個以上が集まったＮｉ原子塊が、ＤＬＣ膜中に均一に微分散しており、摺動面の全体に反応被膜を形成する。
上記分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜は、数個から数十個以上が集まったＮｉ原子塊が、ＤＬＣ膜中に均一に微分散しており、摺動面の全体に反応被膜を形成する。
上記分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜中のＮｉ含有量は、１～１５ａｔ％であることが好ましく、２～１０ａｔ％であることがより好ましく、３～５ａｔ％であることがさらに好ましい。
分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜においては、Ｎｉ含有量が多くなると、反応被膜が生成し易くなって摩擦低減効果が得られる一方、被膜の硬度が低下する傾向があり、上記範囲内であることで高い摩擦低減効果と耐摩耗性とを両立できる。
Ｎｉ含有量は、エネルギー分散型X線分析（ＥＤＸ）により測定できる。
Ｎｉ含有量は、エネルギー分散型X線分析（ＥＤＸ）により測定できる。
上記分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜は、Ｎｉを混合した黒鉛をターゲット材料とした、イオンプレーティング法や、Ｎｉを含むガスと炭化水素ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により作製できる。Ｎｉ含有量は、黒鉛に混合したＮｉ粉末の量やＮｉを含むガスの供給量の他、成膜中の条件変更により制御できる。
（積層型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜）
積層型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜は、上記分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜のように下層のＤＬＣ膜中にＮｉが分散していないため、ＤＬＣ膜自体の硬度が低下することがなく高耐久である。
積層型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜は、上記分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜のように下層のＤＬＣ膜中にＮｉが分散していないため、ＤＬＣ膜自体の硬度が低下することがなく高耐久である。
上記積層型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜のＤＬＣ膜に積層するＮｉ層の厚さは、０．１～１μｍであることが好ましく、０．３～０．７μｍであることがより好ましい。また、上記ＤＬＣ膜の厚さは特に制限はないが、上記Ｎｉ層よりも厚いことが好ましい。
Ｎｉ層が厚くなり過ぎると、下層のＤＬＣ膜が硬質であることによる接触面積低減効果が薄れる傾向がある。上記範囲内であることで荷重によるＮｉ層の変形が抑止され、摩擦係数の上昇防止と高い摩擦低減効果とを両立できる。
上記積層型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜は、下層のＤＬＣ膜が凹部を有することが好ましい。
積層型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜は、摺動によって、表面側に形成された上層のＮｉ層が先に摩耗する。しかし、上層のＮｉ層の一部が下層のＤＬＣ膜の凹部内に入り込んで成膜されていることで、上層のＮｉ層が摩耗し下層のＤＬＣ膜が露出したとしても凹部内のＮｉによって摩擦低減効果を得ることができる。加えて、凹部内のＮｉは周囲をＤＬＣで囲まれているため、表面に露出していても摩耗し難いので長期に亘り摩擦低減効果が得られる。
積層型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜は、摺動によって、表面側に形成された上層のＮｉ層が先に摩耗する。しかし、上層のＮｉ層の一部が下層のＤＬＣ膜の凹部内に入り込んで成膜されていることで、上層のＮｉ層が摩耗し下層のＤＬＣ膜が露出したとしても凹部内のＮｉによって摩擦低減効果を得ることができる。加えて、凹部内のＮｉは周囲をＤＬＣで囲まれているため、表面に露出していても摩耗し難いので長期に亘り摩擦低減効果が得られる。
上記ＤＬＣ膜表面の凹部の面積率は、４～6０％であることが好ましく、１０～5０％であることがより好ましく、さらに１５～４０％であることが好ましい。
上記凹部の面積率が上記範囲内であることで、ＤＬＣ膜による耐摩耗性と、Ｎｉによる反応被膜の生成とを両立できる。
上記面積率は、濃塩酸または希硝酸処理でＮｉを除去した後、レーザー顕微鏡による３Ｄの粗さ計測を行い（ＩＳＯ ２５１７８）、谷部の比率を示すアボット負荷曲線のＳＭｒ２を使用粗さ計で測定した断面曲線から算出できる。
また、別な方法として、積層型ＤＬＣ－Ｎｉが摩擦により十分なじんだ状態で、表面から元素マッピングを行い、得られた画像をＮｉに対する２値化処理を行い算出することもできる。
また、別な方法として、積層型ＤＬＣ－Ｎｉが摩擦により十分なじんだ状態で、表面から元素マッピングを行い、得られた画像をＮｉに対する２値化処理を行い算出することもできる。
上記積層型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜は、プラズマＣＶＤ法やイオンプレーティング法でＤＬＣ膜を成膜した後、スパッタリングなどにより上記ＤＬＣ膜上にＮｉ層を蒸着させることで作製できる。
上記ＤＬＣ膜表面の凹部は、イオンエッチング レーザー処理、ブラスト処理の他、予め基材表面に凹凸をつけることで形成できる。特にイオンプレーティング法により成膜されたＤＬＣ膜は、黒鉛から作製するためＤＬＣ膜表面にドロップレットができる。これを研磨により除去する際、上記ドロップレットにより研磨剤の当たりが不均一になることによっても凹部を形成できる。
＜潤滑油＞
本発明の摺動機構における潤滑油は、基油と含モリブデン（Ｍｏ）化合物を含有するモリブデン系極圧添加剤とを含有する。
本発明の摺動機構における潤滑油は、基油と含モリブデン（Ｍｏ）化合物を含有するモリブデン系極圧添加剤とを含有する。
上記基油は、内燃機関や変速機等の摺動機関に従来用いられているものを使用でき、鉱物油、合成油のいずれであってもよい。
なかでも、高級脂肪酸、高級アルコール、脂肪族アミン、エステル等の極性基を分子の一端に有する基油は、上記極性基が物理吸着や化学吸着により金属表面に吸着膜を形成するため好ましく使用できる。
なかでも、高級脂肪酸、高級アルコール、脂肪族アミン、エステル等の極性基を分子の一端に有する基油は、上記極性基が物理吸着や化学吸着により金属表面に吸着膜を形成するため好ましく使用できる。
モリブデン系極圧添加剤としては、例えば、モリブデンジチオカルバメート（ＭｏＤＴＣ）等の硫黄を含む有機モリブデンが挙げられる。
＜相手材＞
一般に同種材同士を組み合わせた摺動機構は、摩擦力が大きくなることが知られている。これは、同種材同士を組み合わせるとその親和性が高さから凝着が生じ易くなるためであると考えられる。したがって、相手材がＤＬＣ被膜やＮｉを含有する摺動部材であると期待する摩擦低減効果が得られない。
一般に同種材同士を組み合わせた摺動機構は、摩擦力が大きくなることが知られている。これは、同種材同士を組み合わせるとその親和性が高さから凝着が生じ易くなるためであると考えられる。したがって、相手材がＤＬＣ被膜やＮｉを含有する摺動部材であると期待する摩擦低減効果が得られない。
本発明の摺動機構は、上記摺動部材の相手材が鉄（Ｆｅ）を含有することが好ましい。
潤滑油中のモリブデン系極圧添加剤は、もともと鉄系の摺動部材の摩擦低減に用いられるものであり、鉄系の摺動部材の摺動面において、鉄との化学反応によって固体潤剤として機能するＭｏＳ２ を含む反応被膜を生成する。したがって、相手材がＮｉではなく鉄（Ｆｅ）を含有することで、ＤＬＣ－Ｎｉ被膜との親和性の低さと上記反応被膜の生成とが相俟って優れた摩擦低減効果が得られる。
潤滑油中のモリブデン系極圧添加剤は、もともと鉄系の摺動部材の摩擦低減に用いられるものであり、鉄系の摺動部材の摺動面において、鉄との化学反応によって固体潤剤として機能するＭｏＳ２ を含む反応被膜を生成する。したがって、相手材がＮｉではなく鉄（Ｆｅ）を含有することで、ＤＬＣ－Ｎｉ被膜との親和性の低さと上記反応被膜の生成とが相俟って優れた摩擦低減効果が得られる。
また、鉄（Ｆｅ）を含有する相手材は、モリブデン系極圧添加剤存在下において、ＦｅＳ、Ｆｅ３Ｓ等の硫化鉄を形成し、固体潤滑層であるＭｏＳ２のＳの供給源としてその生成に作用し、またＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４等の酸化鉄の被膜形成は、上層に固体潤滑層であるＭｏＳ２の形成を促し安定化させる機能があり、これらは摩擦を低減する効果を高める働きをする。
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
Ｎｉを含むガスおよび炭化水素ガスを用いてプラズマＣＶＤ法により、表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍのＳＵＪ２炭素鋼（ＨＲＣ６４）のＤｉｓｋに、４．５ａｔ％のＮｉを含む、膜厚が１μｍ、表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍの分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜（ａ－Ｃ：Ｈ）を形成した。
Ｎｉを含むガスおよび炭化水素ガスを用いてプラズマＣＶＤ法により、表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍのＳＵＪ２炭素鋼（ＨＲＣ６４）のＤｉｓｋに、４．５ａｔ％のＮｉを含む、膜厚が１μｍ、表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍの分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜（ａ－Ｃ：Ｈ）を形成した。
［実施例２］
表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍのＳＵＪ２炭素鋼（ＨＲＣ６４）のＤｉｓｋに、黒鉛に金属Ｎｉを含有させたターゲット材を用い、イオンプレーティング法により、５ａｔ％のＮｉを含む分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜を形成した後、研磨してドロップレットを除去し、表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ、膜厚が１μｍの分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜（ｔａ－Ｃ）を形成した。
表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍのＳＵＪ２炭素鋼（ＨＲＣ６４）のＤｉｓｋに、黒鉛に金属Ｎｉを含有させたターゲット材を用い、イオンプレーティング法により、５ａｔ％のＮｉを含む分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜を形成した後、研磨してドロップレットを除去し、表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ、膜厚が１μｍの分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜（ｔａ－Ｃ）を形成した。
［比較例１］
ターゲット原料にＴｉを含む黒鉛を用いて、イオンプレーティング法により５ａｔ％のＴｉを含む他は実施例２と同様にして表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍの分散型ＤＬＣ－Ｔｉ被膜（ｔａ－Ｃ）を形成した。
ターゲット原料にＴｉを含む黒鉛を用いて、イオンプレーティング法により５ａｔ％のＴｉを含む他は実施例２と同様にして表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍの分散型ＤＬＣ－Ｔｉ被膜（ｔａ－Ｃ）を形成した。
［比較例２］
ターゲット原料にＣｕを含む黒鉛を用いて、イオンプレーティング法により５ａｔ％のＣｕを含む他は実施例２と同様にして表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍの分散型ＤＬＣ－Ｃｕ被膜（ｔａ－Ｃ）を形成した。
ターゲット原料にＣｕを含む黒鉛を用いて、イオンプレーティング法により５ａｔ％のＣｕを含む他は実施例２と同様にして表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍの分散型ＤＬＣ－Ｃｕ被膜（ｔａ－Ｃ）を形成した。
［実施例３］
黒鉛をターゲット材に用い、イオンプレーティング法により、表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍのＳＵＪ２炭素鋼（ＨＲＣ６４）のＤｉｓｋに、ＤＬＣ膜（ｔａ－Ｃ）を形成し、ドロップレットを研磨して除去し、表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ、膜厚が０．５μｍのＤＬＣ膜を得た。
ＤＬＣ膜のＳＥＭ像を図４に示す。このＤＬＣ膜は凹部を有しており、その面積率は１５％であった。
黒鉛をターゲット材に用い、イオンプレーティング法により、表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍのＳＵＪ２炭素鋼（ＨＲＣ６４）のＤｉｓｋに、ＤＬＣ膜（ｔａ－Ｃ）を形成し、ドロップレットを研磨して除去し、表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ、膜厚が０．５μｍのＤＬＣ膜を得た。
ＤＬＣ膜のＳＥＭ像を図４に示す。このＤＬＣ膜は凹部を有しており、その面積率は１５％であった。
上記ＤＬＣ膜上にスパッタリングにより厚さが０．５μｍのＮｉ層を蒸着させ、表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍの積層型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜（ｔａ－Ｃ）を形成した。
＜評価＞
膜質が異なることによる摩擦特性の違いを考慮し、摩擦低減効果を評価する基準となるリファレンスディスクとして、プラズマＣＶＤ法により成膜したＤＬＣ膜（ａ－Ｃ：Ｈ、参考例１）と、イオンプレーティング法により成膜したＤＬＣ膜（ｔａ－Ｃ、参考例２）を、それぞれ表面粗さ（Ｒａ）を０．０１μｍ、０．０２μmに調節し、リファレンスディスクとした。
上記実施例１～３、比較例１，２のＤｉｓｋを以下の条件で摩擦係数を測定し、上記リファレンスディスクとの摩擦係数の差によりＤｉｓｋの摩擦特性（摩擦低減効果）を評価した。
評価結果を表１に示す。
上記実施例１～３、比較例１，２のＤｉｓｋを以下の条件で摩擦係数を測定し、上記リファレンスディスクとの摩擦係数の差によりＤｉｓｋの摩擦特性（摩擦低減効果）を評価した。
評価結果を表１に示す。
（潤滑油）
市販エンジンオイル（ペンズオイル プラチナム０Ｗ－２０ ＡＰＩ ＳＮ ＩＬＳＡＣ ＧＦ－５、４０℃動粘度４５ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度８．４ｍｍ２／ｓ）に７５０ｐｐｍのＭｏＤＴＣを添加した潤滑油を用いた。
市販エンジンオイル（ペンズオイル プラチナム０Ｗ－２０ ＡＰＩ ＳＮ ＩＬＳＡＣ ＧＦ－５、４０℃動粘度４５ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度８．４ｍｍ２／ｓ）に７５０ｐｐｍのＭｏＤＴＣを添加した潤滑油を用いた。
（相手材）
ＳＵＪ２炭素鋼（ＨＲＣ６４）のピン（表面粗さＲａ：０．０５μｍ）
ＳＵＪ２炭素鋼（ＨＲＣ６４）のピン（表面粗さＲａ：０．０５μｍ）
（摩擦試験）
Ｄｉｓｋ Φ３１ ｔ＝２．５ｍｍ、ピンΦ５ｘ５ｍｍ、３点１組
オイルバス式油温 ：１２０℃
試験時間 ：３０分
試験荷重 ：９０Ｎ（ヘルツ最大面圧１５０ＭＰａ）
試験回転数 ：３０ｒｐｍ
平均摺動半径 ：約１０ｍｍ
試験末期の摩擦係数の値を摩擦係数とした。
Ｄｉｓｋ Φ３１ ｔ＝２．５ｍｍ、ピンΦ５ｘ５ｍｍ、３点１組
オイルバス式油温 ：１２０℃
試験時間 ：３０分
試験荷重 ：９０Ｎ（ヘルツ最大面圧１５０ＭＰａ）
試験回転数 ：３０ｒｐｍ
平均摺動半径 ：約１０ｍｍ
試験末期の摩擦係数の値を摩擦係数とした。
また、摩擦試験後の実施例１（分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜）と実施例３（積層型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜）のＤｉｓｋ表面をＸＰＳ分析した。
実施例１の分析結果を図５、実施例３の分析結果を図６に示す。
実施例１の分析結果を図５、実施例３の分析結果を図６に示す。
図５，６から、本発明の摺動機構は、摺動面にＮｉＳ等の硫化ニッケルを含む化合物が存在し、ＭｏＤＴＣ由来の反応被膜の形成に作用していることがわかる。
また、表１の結果から、ＤＬＣ－Ｎｉ被膜を形成した被膜は、リファレンスディスクよりも摩擦係数が小さくなっており、ＤＬＣ膜自体の低摩擦特性に加えて、二硫化モリブデンを有する反応被膜による摩擦低減効果が得られていることが確認された。
１ 摺動部材
２ 基材
３ ＤＬＣ－Ｎｉ被膜
３１ ＤＬＣ
３２ Ｎｉ
２ 基材
３ ＤＬＣ－Ｎｉ被膜
３１ ＤＬＣ
３２ Ｎｉ
Claims (9)
- 基材上に含炭素被膜を有する摺動部材と、
上記摺動部材の摺動面に存在する潤滑油と、を備える摺動機構であって、
上記含炭素被膜が、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を主成分とし、ニッケル（Ｎｉ）を含有するＤＬＣ－Ｎｉ被膜であり、
上記潤滑油が、含モリブデン（Ｍｏ）化合物を含有することを特徴とする摺動機構。 - 上記ＤＬＣ－Ｎｉ被膜は、水素量が１ａｔ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の摺動機構。
- 上記ＤＬＣ－Ｎｉ被膜が、ＤＬＣ膜中にニッケル（Ｎｉ）が分散した分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動機構。
- 上記分散型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜は、ニッケル（Ｎｉ）含有量が１～１５ａｔ％であることを特徴とする請求項３に記載の摺動機構。
- 上記ＤＬＣ－Ｎｉ被膜が、ＤＬＣ膜の表面にニッケル（Ｎｉ）層を有する積層型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動機構。
- 上記積層型ＤＬＣ－Ｎｉ被膜は、ニッケル（Ｎｉ）層の厚さが０．１～１μｍであることを特徴とする請求項５に記載の摺動機構。
- 上記ＤＬＣ膜が凹部を有し、その面積率が４％以上であることを特徴とする請求項５又は６に記載の摺動機構。
- 上記摺動部材の相手材が鉄（Ｆｅ）を含有することを特徴とする請求項１～７のいずれか１つの項に記載の摺動機構。
- 硫化ニッケル（ＮｉＳ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）及び四酸化三鉄（Ｆｅ３Ｏ４）を含む化合物層を摺動面に有することを特徴とする請求項８に記載の摺動機構。
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| JP2020180157A JP2022071283A (ja) | 2020-10-28 | 2020-10-28 | 摺動機構 |
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| JP (1) | JP2022071283A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115786027A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-03-14 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种水基微乳化切削液 |
-
2020
- 2020-10-28 JP JP2020180157A patent/JP2022071283A/ja active Pending
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| CN115786027A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-03-14 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种水基微乳化切削液 |
| CN115786027B (zh) * | 2022-12-14 | 2024-01-12 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种水基微乳化切削液 |
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