JP3516062B2 - 低摩擦材料とその作製方法 - Google Patents
低摩擦材料とその作製方法Info
- Publication number
- JP3516062B2 JP3516062B2 JP2001316973A JP2001316973A JP3516062B2 JP 3516062 B2 JP3516062 B2 JP 3516062B2 JP 2001316973 A JP2001316973 A JP 2001316973A JP 2001316973 A JP2001316973 A JP 2001316973A JP 3516062 B2 JP3516062 B2 JP 3516062B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- atmosphere
- copper oxide
- thin film
- low
- low friction
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、低摩擦材
料とその作製方法に関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、大気から超高真空雰囲気まで優
れた低摩擦特性を安定して示し、高湿度から乾燥状態ま
での繰り返し使用を可能とする高い耐久性、長寿命化が
期待される、新しい低摩擦材料とその作製方法に関する
ものである。
料とその作製方法に関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、大気から超高真空雰囲気まで優
れた低摩擦特性を安定して示し、高湿度から乾燥状態ま
での繰り返し使用を可能とする高い耐久性、長寿命化が
期待される、新しい低摩擦材料とその作製方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】宇宙ステーションの駆動部な
どの真空中で使用される低摩擦材料には、MoS2、WS2な
どの硫化物系薄膜の使用が主流となっている。しかしな
がら、宇宙空間では、原子状酸素の衝突による材料の表
面酸化が起こりやすく、このため、駆動部材の寿命には
限りがあった。また、上記硫化物系薄膜は層状物質であ
るため、摩擦により摩擦粉が生じ、その結果、周辺機器
に影響を及ぼすという問題もあった。
どの真空中で使用される低摩擦材料には、MoS2、WS2な
どの硫化物系薄膜の使用が主流となっている。しかしな
がら、宇宙空間では、原子状酸素の衝突による材料の表
面酸化が起こりやすく、このため、駆動部材の寿命には
限りがあった。また、上記硫化物系薄膜は層状物質であ
るため、摩擦により摩擦粉が生じ、その結果、周辺機器
に影響を及ぼすという問題もあった。
【０００３】以上の問題を解消するために、真空中で使
用される駆動部材、特に摺動部材、の表面をあらかじめ
酸化しておき、表面硬度を大きくした材料を使用するな
どの対応が検討されたが、従来、候補に上がった酸化物
の中で前記MoS2、WS2などの硫化物系薄膜に匹敵する低
摩擦特性を示すものは見出されていない。
用される駆動部材、特に摺動部材、の表面をあらかじめ
酸化しておき、表面硬度を大きくした材料を使用するな
どの対応が検討されたが、従来、候補に上がった酸化物
の中で前記MoS2、WS2などの硫化物系薄膜に匹敵する低
摩擦特性を示すものは見出されていない。
【０００４】他方、地上と上空を繰り返し行き来する航
空機用の駆動部材については、大気から減圧雰囲気まで
十分な低摩擦特性を示すばかりでなく、高湿度から乾燥
状態までの繰り返し使用を可能とする高い耐久性、長寿
命の材料であることが望まれる。ところが、前述のMo
S2、WS2など硫化物は高湿度に弱いという問題もあっ
た。
空機用の駆動部材については、大気から減圧雰囲気まで
十分な低摩擦特性を示すばかりでなく、高湿度から乾燥
状態までの繰り返し使用を可能とする高い耐久性、長寿
命の材料であることが望まれる。ところが、前述のMo
S2、WS2など硫化物は高湿度に弱いという問題もあっ
た。
【０００５】さらに、航空宇宙分野に限らず、他の分
野、たとえば電力分野などにおいても、真空中で低摩擦
特性を示す長寿命でクリーンな材料への要求が潜在的に
ある。たとえば真空遮断器材料などがそれに該当する。
野、たとえば電力分野などにおいても、真空中で低摩擦
特性を示す長寿命でクリーンな材料への要求が潜在的に
ある。たとえば真空遮断器材料などがそれに該当する。
【０００６】この出願の発明は、このような事情に鑑み
てなされたものであり、大気から超高真空雰囲気まで優
れた低摩擦特性を安定して示し、高湿度から乾燥状態ま
での繰り返し使用を可能とする高い耐久性、長寿命化が
期待される、新しい低摩擦材料とその作製方法を提供す
ることを解決すべき課題としている。
てなされたものであり、大気から超高真空雰囲気まで優
れた低摩擦特性を安定して示し、高湿度から乾燥状態ま
での繰り返し使用を可能とする高い耐久性、長寿命化が
期待される、新しい低摩擦材料とその作製方法を提供す
ることを解決すべき課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この出願の発明の発明者
らは、CuBN薄膜の表面にエキシマレーザを照射すると、
摩擦力が低下する現象を発見した。この現象の原因を調
べると、薄膜の表面付近の層に大量の酸素原子が打ち込
まれていることが確認された。1800回のレーザ照射によ
り酸化される薄膜の厚さは、約400nmであった。
らは、CuBN薄膜の表面にエキシマレーザを照射すると、
摩擦力が低下する現象を発見した。この現象の原因を調
べると、薄膜の表面付近の層に大量の酸素原子が打ち込
まれていることが確認された。1800回のレーザ照射によ
り酸化される薄膜の厚さは、約400nmであった。
【０００８】そこで、Cu, B, N, 及びO原子を組み合わ
せ、各種の化合物からなる薄膜を作製し、その摩擦測定
を行った結果、銅酸化物が特に低い摩擦特性を示すこと
が明らかとなった。そして、CuOをターゲットとし、銅
酸化物のみからなる薄膜を作製したところ、大気から超
高真空雰囲気まで、また、高湿度から乾燥状態まで、後
述する実施例に示すような低い摩擦力となることが見出
された。この出願の発明は、以上の技術知見に基づいて
完成されたものである。
せ、各種の化合物からなる薄膜を作製し、その摩擦測定
を行った結果、銅酸化物が特に低い摩擦特性を示すこと
が明らかとなった。そして、CuOをターゲットとし、銅
酸化物のみからなる薄膜を作製したところ、大気から超
高真空雰囲気まで、また、高湿度から乾燥状態まで、後
述する実施例に示すような低い摩擦力となることが見出
された。この出願の発明は、以上の技術知見に基づいて
完成されたものである。
【０００９】すなわち、この出願の発明は、前述の課題
を解決するものとして、基材表面に銅酸化物の薄膜が形
成され、大気から超高真空雰囲気まで低摩擦特性を示す
ことを特徴とする低摩擦材料（請求項１）を提供する。
を解決するものとして、基材表面に銅酸化物の薄膜が形
成され、大気から超高真空雰囲気まで低摩擦特性を示す
ことを特徴とする低摩擦材料（請求項１）を提供する。
【００１０】また、この出願の発明は、請求項１に係る
発明に関し、銅酸化物の薄膜は、その組成がCuOであ
り、微結晶若しくはアモルファス状態にあること（請求
項２）を一実施形態として提供する。
発明に関し、銅酸化物の薄膜は、その組成がCuOであ
り、微結晶若しくはアモルファス状態にあること（請求
項２）を一実施形態として提供する。
【００１１】さらに、この出願の発明は、銅酸化物をタ
ーゲットとし、マグネトロンスパッタ蒸着法により基材
表面に銅酸化物の薄膜を形成し、大気から超高真空雰囲
気まで低摩擦特性を示す低摩擦材料を作製することを特
徴とする低摩擦材料の作製方法（請求項３）を提供す
る。
ーゲットとし、マグネトロンスパッタ蒸着法により基材
表面に銅酸化物の薄膜を形成し、大気から超高真空雰囲
気まで低摩擦特性を示す低摩擦材料を作製することを特
徴とする低摩擦材料の作製方法（請求項３）を提供す
る。
【００１２】そして、銅酸化物の薄膜は、その組成がCu
Oであり、微結晶若しくはアモルファス状態にあること
（請求項４）を一実施形態として提供する。
Oであり、微結晶若しくはアモルファス状態にあること
（請求項４）を一実施形態として提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、実施例を示しつつ、この出
願の発明の低摩擦材料とその作製方法についてさらに詳
しく説明する。
願の発明の低摩擦材料とその作製方法についてさらに詳
しく説明する。
【００１４】
【実施例】銅酸化物(CuO)をターゲットとし、基板との
距離を3cmとして100Wのパワーで高周波マグネトロンス
パッタ蒸着法により、真空中で使用される駆動材料とし
て汎用的な、SUS304ステンレス鋼製圧子材の表面に銅酸
化物の薄膜を成膜した。その膜厚は、約3μmであった。
そして、大気から超高真空領域まで雰囲気を変化させて
この圧子材間での摩擦係数を測定した。その結果を示し
たのが表１である。
距離を3cmとして100Wのパワーで高周波マグネトロンス
パッタ蒸着法により、真空中で使用される駆動材料とし
て汎用的な、SUS304ステンレス鋼製圧子材の表面に銅酸
化物の薄膜を成膜した。その膜厚は、約3μmであった。
そして、大気から超高真空領域まで雰囲気を変化させて
この圧子材間での摩擦係数を測定した。その結果を示し
たのが表１である。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１に示した通り、SUS304ステンレス鋼圧
子材の摩擦係数は、大気、超高真空雰囲気ともにほとん
ど変わらず、非常に良好な極低摩擦特性を示すことが確
認される。
子材の摩擦係数は、大気、超高真空雰囲気ともにほとん
ど変わらず、非常に良好な極低摩擦特性を示すことが確
認される。
【００１７】また、このSUS304ステンレス鋼製圧子材の
摩擦係数は、雰囲気を高湿度から乾燥状態へ、逆に乾燥
状態から高湿度状態に戻しても、その極低摩擦特性を保
持した。
摩擦係数は、雰囲気を高湿度から乾燥状態へ、逆に乾燥
状態から高湿度状態に戻しても、その極低摩擦特性を保
持した。
【００１８】圧子材を構成する材料による摩擦特性の依
存性を調べるために、SUS304ステンレス鋼とは全く性質
の異なるアルミナセラミックス製圧子材の表面に、同様
に、銅酸化物をターゲットとし、高周波マグネトロンス
パッタ蒸着法により、銅酸化物の薄膜を成膜した。そし
て、大気から超高真空領域まで雰囲気を変化させてこの
圧子材間での摩擦係数を測定した。その結果を表１に合
わせて示した。
存性を調べるために、SUS304ステンレス鋼とは全く性質
の異なるアルミナセラミックス製圧子材の表面に、同様
に、銅酸化物をターゲットとし、高周波マグネトロンス
パッタ蒸着法により、銅酸化物の薄膜を成膜した。そし
て、大気から超高真空領域まで雰囲気を変化させてこの
圧子材間での摩擦係数を測定した。その結果を表１に合
わせて示した。
【００１９】圧子材を構成する材料にかかわらず、大
気、超真空雰囲気とも変わらない非常に良好な極低摩擦
特性を示すことが確認される。
気、超真空雰囲気とも変わらない非常に良好な極低摩擦
特性を示すことが確認される。
【００２０】以上の結果から、この出願の発明の低摩擦
材料は、大気から超高真空雰囲気まで優れた低摩擦特性
を安定して示すものであり、しかも、表面はすでに酸化
物が形成されているため、酸化の影響は小さいと考えら
れ、したがって、宇宙ステーションや航空機などの過酷
な環境下で使用される駆動部材用材料として適用可能で
あり、その長寿命化が図られると考えられる。また、表
面の銅酸化物薄膜により、高湿度から乾燥状態までの繰
り返し使用を可能とする高い耐久性、長寿命化が期待さ
れる。このことから、上記駆動部材に従来必要であった
非常に高額なメンテナンスコストの削減が図られ、経済
的にも有利となる。
材料は、大気から超高真空雰囲気まで優れた低摩擦特性
を安定して示すものであり、しかも、表面はすでに酸化
物が形成されているため、酸化の影響は小さいと考えら
れ、したがって、宇宙ステーションや航空機などの過酷
な環境下で使用される駆動部材用材料として適用可能で
あり、その長寿命化が図られると考えられる。また、表
面の銅酸化物薄膜により、高湿度から乾燥状態までの繰
り返し使用を可能とする高い耐久性、長寿命化が期待さ
れる。このことから、上記駆動部材に従来必要であった
非常に高額なメンテナンスコストの削減が図られ、経済
的にも有利となる。
【００２１】なお、実施例において作製した圧子材表面
の銅酸化物の薄膜については、XRD（Ｘ線回折法）の結
果、回折スペクトルが観察されなかった。したがって、
銅酸化物の薄膜は、CuOの微結晶若しくはアモルファス
状態にあると考えられる。このことは、オージェ電子ス
ペクトルの結果と一致しており、オージェ電子スペクト
ルの結果からは、150Å以上の分解能では、CuとOとが偏
りなく一面に分布していることが確認された。したがっ
て、実施例において作製した圧子材表面の銅酸化物の薄
膜は、CuOの微結晶若しくはアモルファス状態にあると
考えられる。CuOの結晶ピークが現れる薄膜は、摩擦力
が結晶ピークの現れない薄膜よりも非常に大きな、これ
までに酸化銅材料について確認されている摩擦力に相当
する摩擦力を示す。
の銅酸化物の薄膜については、XRD（Ｘ線回折法）の結
果、回折スペクトルが観察されなかった。したがって、
銅酸化物の薄膜は、CuOの微結晶若しくはアモルファス
状態にあると考えられる。このことは、オージェ電子ス
ペクトルの結果と一致しており、オージェ電子スペクト
ルの結果からは、150Å以上の分解能では、CuとOとが偏
りなく一面に分布していることが確認された。したがっ
て、実施例において作製した圧子材表面の銅酸化物の薄
膜は、CuOの微結晶若しくはアモルファス状態にあると
考えられる。CuOの結晶ピークが現れる薄膜は、摩擦力
が結晶ピークの現れない薄膜よりも非常に大きな、これ
までに酸化銅材料について確認されている摩擦力に相当
する摩擦力を示す。
【００２２】もちろん、この出願の発明は、以上の実施
例により限定されるものではない。基材の材質、マグネ
トロンスパッタ蒸着法の条件などの細部については様々
な態様が可能であることはいうまでもない。
例により限定されるものではない。基材の材質、マグネ
トロンスパッタ蒸着法の条件などの細部については様々
な態様が可能であることはいうまでもない。
【００２３】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この出願の発
明によって、大気から超高真空雰囲気まで優れた低摩擦
特性を安定して示し、高湿度から乾燥状態までの繰り返
し使用を可能とする高い耐久性、長寿命化が期待され
る、新しい低摩擦材料が提供される。
明によって、大気から超高真空雰囲気まで優れた低摩擦
特性を安定して示し、高湿度から乾燥状態までの繰り返
し使用を可能とする高い耐久性、長寿命化が期待され
る、新しい低摩擦材料が提供される。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−44483（ＪＰ，Ａ)
特開2000−199080（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 30/00
C23C 14/34
F16C 33/12
Claims (4)
- 【請求項１】 基材表面に銅酸化物の薄膜が形成され、
大気から超高真空雰囲気まで低摩擦特性を示すことを特
徴とする低摩擦材料。 - 【請求項２】 銅酸化物の薄膜は、その組成がCuOであ
り、微結晶若しくはアモルファス状態にある請求項１記
載の低摩擦材料。 - 【請求項３】 銅酸化物をターゲットとし、マグネトロ
ンスパッタ蒸着法により基材表面に銅酸化物の薄膜を形
成し、大気から超高真空雰囲気まで低摩擦特性を示す低
摩擦材料を作製することを特徴とする低摩擦材料の作製
方法。 - 【請求項４】 銅酸化物の薄膜は、その組成がCuOであ
り、微結晶若しくはアモルファス状態にある請求項３記
載の低摩擦材料の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001316973A JP3516062B2 (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 低摩擦材料とその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001316973A JP3516062B2 (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 低摩擦材料とその作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003119578A JP2003119578A (ja) | 2003-04-23 |
| JP3516062B2 true JP3516062B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=19134908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001316973A Expired - Lifetime JP3516062B2 (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 低摩擦材料とその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3516062B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004094687A1 (ja) * | 2003-04-24 | 2004-11-04 | National Institute For Materials Science | 酸化銅薄膜低摩擦材料とその成膜方法 |
-
2001
- 2001-10-15 JP JP2001316973A patent/JP3516062B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003119578A (ja) | 2003-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sánchez-López et al. | Mechanical behavior and oxidation resistance of Cr (Al) N coatings | |
| JP5032706B2 (ja) | 磁気記録膜用スパッタリングターゲット及びその製造方法 | |
| Chai et al. | Atomic layer deposition of zinc oxide films: Effects of nanocrystalline characteristics on tribological performance | |
| US7238429B2 (en) | Ultra-hard low friction coating based on A1MgB14 for reduced wear of MEMS and other tribological components and system | |
| JP2011523978A (ja) | モリブデン−ニオブ合金、かかる合金を含有するスパッタリングターゲット、かかるターゲットの製造方法、それから製造される薄膜、およびその使用 | |
| Suszko et al. | Mo2N/Cu thin films—the structure, mechanical and tribological properties | |
| Shtansky et al. | Structure and properties of multi-component and multilayer TiCrBN/WSex coatings deposited by sputtering of TiCrB and WSe2 targets | |
| WO2010074171A1 (ja) | スパッタリングターゲットおよび膜の形成方法 | |
| CN114503225A (zh) | 软磁性合金和磁性部件 | |
| JP3516062B2 (ja) | 低摩擦材料とその作製方法 | |
| Ding et al. | Influence of Si addition on structure and properties of TiB2-Si nanocomposite coatings deposited by high-power impulse magnetron sputtering | |
| JP4699978B2 (ja) | 硬質皮膜被覆材 | |
| Lee et al. | Influences of a crystalline seed layer during atomic layer deposition of SrTiO3 thin films using Ti (O-iPr) 2 (thd) 2, Sr (thd) 2, and H2O | |
| Choi et al. | Compositional ratio effect on the surface characteristics of CuZn thin films | |
| JP5891464B2 (ja) | ＺｎＯコーティング、それを作製する方法及びそれの利用方法 | |
| Kim et al. | Effect of bilayer period on CrN/Cu nanoscale multilayer thin films | |
| Xu et al. | Sc2O3 doped Bi2O3-ZnO thin films varistor prepared by sol-gel method | |
| TW200503018A (en) | Composition for thin film capacitance element, insulating film of high dielectric constant, thin film capacitance element, thin film laminated capacitor and method for manufacturing thin film capacitance element | |
| EP1020878B1 (en) | High electric resistance magnetic film | |
| Xu et al. | High temperature friction and wear behaviour of sputter-deposited nanocrystalline (MoxCr1− x) 5Si3 films by a double cathode glow discharge technique | |
| KR20150010520A (ko) | 경자성 자기교환결합 복합 구조체 및 이를 포함한 수직자기기록매체 | |
| Li et al. | Structure and mechanical properties of toughening B1 Ta1-xMoxN films with various Mo contents | |
| JP3843190B2 (ja) | ｈＢＮ皮膜形成方法及びｈＢＮ皮膜を形成した摺動部品 | |
| Cao et al. | Effect of vacuum heat treatment on tribological properties of metal-doped CuS/MoS2 coating | |
| Yin et al. | Microstructure, chemical and tribological investigations of Mo x W 1− x S y co-sputtered composite films |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20031224 |
|
| 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 |