JPH02240276A - 耐摩耗性部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、平滑性および硬度に優れた耐摩耗層を有する
耐摩耗性部材およびその製造方法に関する。

（従来の技術） 従来から、繊維織機における各種部品類、各極軸受スラ
イド部品類、各種ガイドローラ、各種シャフト類などの
他部材との摺接が予想される部品類には、訃を多量に添
加した高マンガン鋼のような耐摩耗性に優れた素材が用
いられており、最近では窒化ケイ素焼結体や炭化ケイ素
焼結体のようなセラミックス部材の使用も検討されてい
る。

ところで、上述したような耐摩耗性が要求される部材に
おいては、他部材との摺接による摩耗を抑制するととも
に、摺接性を高めるための表面潤滑性を有することが必
要である。そこで、鉄系などの母材の表面に母材と異な
る平滑な表面層を形成した部材を使用することが試みら
れている。このような表面層は、上記した耐摩耗性と潤
滑性の他に、母材の柔軟な挙動に対しても母材に強固に
密着“していることが必要である。

たとえば織機や整経機に用いられる筬は、多数の筬羽を
櫛歯のように並べて長方形の枠に入れ、筬羽と枠とを固
定して構成したもので、各筬羽の間に経糸を通してその
位置を整え、また横糸を押しつめて布の織り目を整える
働きを行うものである。このような筬羽に表面層を形成
した部材を使用する場合、その表面層は経糸との摩擦に
よる母材表面の摩耗を防止し、かつ母材表面の摩耗によ
り糸かけば立ち、布の風合いが低下することを防止する
ための耐摩耗性と潤滑性が要求され、ざらに筬羽が経糸
の動きに追従してしなるために、このしなりにより表面
層が母材から剥離しないように母材に強固に密着してい
ることが必要である。

耐摩耗性や表面潤滑性を得るための表面層を形成する方
法としては、（ａ）硬質クロムメツキ法、（ｂ）ＰＶＤ
法、（Ｃ）溶射法などが試みられているが、これらの各
形成方法にはそれぞれ次のような問題点がある。

（ａ）硬質クロムメツキによって得られるメツキ層は、
耐薬品性や母材に対する接着力が不十分である。（ｂ）
ＰＶＤ法では、形成された膜の母材との密着性が必ずし
も充分でなく母材のしなりにより剥離しやすい。（Ｃ）
溶射法によって得られる被膜は、表面性が悪く表面の研
磨加工が必要であるとともに、硬度や付着強度も不十分
である。

一方、鉄を主体とする母材の表面に、クロム酸の溶液を
塗布し、加熱することによって酸化クロムを主体とする
層を形成し、この酸化クロム層によって耐摩耗性などを
向上させる試みの実用化が進められている。このクロム
酸から加熱によって変換された酸化クロム層は、優れた
耐摩耗性や潤滑性を示すとともに、中間反応層として形
成される酸化クロムと母材との化合物層によって、母材
に対して優れた接合力を示すなど、優れた特性を有して
いる。

また、このような酸化クロム層の膜厚を充分に厚くする
ためには、クロム化合物の塗布、焼成をかなりの回数で
繰返し行わなければならないことから、アルミナやシリ
カなどのセラミックス粒子とクロム酸とを含有するスラ
リーを用いることによって、１回の塗布、焼成工程で膜
厚が厚く、がつ硬度も大きい被膜を形成することも試み
られている。

（発明が解決しようとする課題） 上述したような酸化クロムにセラミックス粒子を分散保
持している被膜は、酸化クロム層の単−層に比べて、セ
ラミックス粒子の存在によって大幅な硬度の向上が図れ
、耐久性がさらに伸びる半面、セラミックス粒子の存在
によって表面粗さが増大するという欠点がある。そして
、表面粗さの増大によって摩擦抵抗が増加し、摺接する
相手部材に対して悪影響を与えるとともに、セラミック
ス粒子の脱落によって酸化クロム層自体の耐摩耗性の低
下も招いてしまう。

本発明は、このような従来技術の課題に対処するべくな
されたもので、酸化クロム層の単独層に比べて充分に硬
度が大きく、かつ表面の平滑性にも優れた耐摩耗層を有
する耐摩耗性部材およびその製造方法を提供することを
目的としている。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） すなわち本発明の第１の耐摩耗性部材は１、金属部材か
らなる基体と、前記基体上に直接あるいはアンカー層を
介して形成された酸化クロムマトリックス中にセラミッ
クス粒子を分散してなる第１の耐摩耗性被膜と、この第
１の耐摩耗性被膜上に形成された前記セラミックス粒子
の平均粒子径より膜厚の厚い酸化クロムを主体とする第
２の耐摩耗性被膜とを具備することを特徴としている。

また、第２の耐摩耗性部材は、金属部材からなる基体と
、前記基体上に直接あるいはアンカー層を介して形成さ
れた酸化クロムマトリックス中に粒子径が１０Å〜５０
０人の範囲のセラミックス粒子を分散してなる第１の耐
摩耗性被膜と、この第１の耐摩耗性被膜上に形成された
酸化クロムを主体とする第２の耐摩耗性被膜とを具備す
ることを特徴としている。

さらに、本発明の耐摩耗性部材の製造方法は、金属部材
からなる基体上に、あるいはこの基体上に形成されたア
ンカー層上にセラミックス粒子およびクロム酸を含有す
るスラリーを塗布し、この塗膜に４０℃〜１２０℃の温
度範囲で、あるいは減圧下で乾燥を施した後、加熱処理
を施して第１の耐摩耗性被膜を形成する工程と、この第
１の耐摩耗性被膜上にクロム酸溶液を被着させ、この被
着膜に４０℃〜１２０℃の温度範囲で、あるいは減圧下
で乾燥を施した後、加熱処理を施して第２の耐摩耗性被
膜を形成する工程とを有していることことを特徴として
いる。

本発明における第１の耐摩耗性被膜は、酸化クロムマト
リックス中にセラミックス粒子を分散させたものであり
、母体となる酸化クロムはクロム酸を加熱によって酸化
することにより形成される。

後述する第２の耐摩耗性被膜も同様であるが、このよう
な手法により得られる酸化クロム層は、酸化クロム（主
としてＣｒ２０３　）どうしが強固に結合して緻密な組
織を形成し、かつ基体との境界、にの密着性に優れ大き
な接合強度を示す。この第１の耐摩耗性被膜は、上記手
法による酸化クロム層の形成時に、酸化クロム層中にセ
ラミックス粒子を分散して存在させることによって形成
され、酸化クロムによってセラミックス粒子が強固に保
持されたものとなる。

このセラミックス粒子としては、アルミナ、シリカ、ジ
ルコニアなどが例示される。アルミナ粒子は硬度が大き
く、耐摩耗性被膜の硬度向上に大きく寄与し、特にα−
ＡＪ２２０ｘは被膜硬度の向上効果が大きいためにその
使用が好ましい。また、シリカ粒子は被膜の緻密性の向
上に大きく寄与し、気孔率などを低下させる。このシリ
カ粒子としては、特に低温型石英（α−５ｉｏ２　）の
使用が好ましい。低温型石英（α〜ＳｉＯ＋　）は、他
のシリカに比べて熱膨張係数が大きいため、焼成・冷却
の際に被膜が金属基体から剥離することを防止する。こ
れらセラミックス粒子は、単独であるいは２種以上の混
合物として使用される。

使用するセラミックス粒子は、平均粒子径で０．５μ−
以下程度のものであれば実用上問題はないが、特に粒子
径が１０Å〜５００人の範囲というような超微粒子の使
用が好ましい。このような超微粒子を使用することによ
って、被膜の密度が高まり気孔などの存在率が減少し、
さらに硬度や機械的強度の改善が図れる。また、第２の
耐摩耗性被膜の形成膜厚を薄くすることも可能になる。

ただし、粒子系が１０Å以下というような余り微細なセ
ラミックス粒子を使用すると、被膜形成時に亀裂などの
不良発生率が高（なる恐れがある。

第１の耐摩耗性被膜における酸化クロムとセラミックス
粒子との存在比率としては、酸化クロムの存在率が重量
比で４０％〜８０％の範囲とすることが好ましい。酸化
クロムの存在率が４０％未満であると被膜の機械的強度
が低下して脆くなり、また８０％を超えるとセラミ・ン
クス粒子による効果が充分に得られなくなる。

また、第１の耐摩耗性被膜の膜厚は、使用用途によって
適宜選択されるものであるが、通常２０μｍ〜５０μ−
程度である。

この第１の耐摩耗性被膜は、金属基体上に直接形成して
もよいが、金属基体表面に予め形成されたアンカー層上
に形成することによって、さらに接合強度の向上が図れ
る。このアンカー層は、たとえば本発明の第２の耐摩耗
性被膜と同様な酸化クロム層である。この酸化クロム層
は、金属基体に対して密着して強固に接合するため、そ
の上に形成されるセラミックス粒子が存在する第１の耐
摩耗性被膜の金属基体に対する接合強度が向上する。こ
のアンカー層は、０．５μｍ〜　１．５μａ程度でその
効果を充分に発揮する。

また、本発明における第２の耐摩耗性被膜は、第１の耐
摩耗性被膜の表面性などを改善するものであり、酸化ク
ロムを主体とする被膜である。この酸化クロム層は、第
１の耐摩耗性被膜における母体と同様に、クロム酸を加
熱することによって変換した酸化クロムからなるもので
ある。第１の耐摩耗性被膜は、セラミックス粒子が表面
に突出することによって表面粗さの低下が見込まれるが
、この第２の耐摩耗性被膜の存在によって、ｆｆ１ｌお
よび第２の耐摩耗性被膜によって構成される本発明の・
耐摩耗層の表面が平滑化され、また表面の潤滑性も向上
する。

この第２の耐摩耗性被膜の膜厚は、少なくとも第１の耐
摩耗性被膜中に分散したセラミックス粒子の平均粒径よ
り厚（することが必要である。この膜厚がセラミックス
粒子の平均粒子径より薄いと、平面粗さの改善効果が充
分に得られず、セラミックス粒子による影響が残存して
しまう。ただし、セラミックス粒子として上述したよう
な超微粒子を使用する際にはこの限りではない。

また、第２の耐摩耗性被膜の膜厚は、上記条件によって
選択されるものでるが、耐摩耗層の耐久性や潤滑性の点
からは１ｕ１１以上であることが好ましい。

本発明の耐摩耗性部材は、たとえば以下のような方法に
より製造される。

まず、たとえば鉄を主成分とする金属基体を用意し、こ
の金属基体の耐摩耗層形成部位に対して脱脂洗浄を行う
。使用する金属基体の材質としては、鉄系材料に限定さ
れるものではなく、用途に応じて適宜選定するものとす
る。

次いで、金属基体表面に第１の耐摩耗性被膜を形成する
。

この第１の耐摩耗性被膜の形成は、まずクロム酸（Ｃｒ
Ｏ３）の４００ｇ＃！　〜１８００ｇ／、ｇ程度の水溶
液（Ｉｆ２ｃｒ２０ｙ）とアルミナやシリカなどのセラ
ミックス粉末とを、焼成後の被膜組成が上述したような
範囲となるように所望の比率で混合してスラリーを作製
し、このようなセラミックス粉末を含むスラリーを金属
基体上に塗布する。

次いで、この塗膜に加熱処理を施してＣｒＯ３をＣｒ２
Ｏ３に変換するのであるが、加熱処理以前に予め塗膜を
４０℃〜　１２０℃程度の温度で強制的に乾燥すること
が好ましい。この乾燥処理は、塗膜中のセラミックス粒
子の分布を均一に保ち、加熱処理時の粒子の移動を抑制
して得られる被膜中のセラミックス粒子の分散状態を均
一化するとともに、クロム酸の酸化クロムへの変換を促
進するものである。乾燥温度が低すぎると、たとえば４
０℃未満では乾燥速度が不十分となり、塗膜の内部組成
が不均一になりやすく、また乾燥温度が高すぎると、た
とえば１２０℃を超えると乾燥速度が速くなりすぎ、金
属基体との熱膨張係数の違いによって塗膜の剥離現象を
生じる恐れがある。

この乾燥処理は、上記加熱乾燥に代えて減圧乾燥として
もよく、たとえば大気の減圧下に塗膜を晒すことで乾燥
させることによって、塗膜の安定化が図れる。この減圧
乾燥によれば、塗膜の安定性がさらに向上する。

この後、乾燥させた塗膜に　５００℃〜８００℃（好ま
しくは５５０”Ｃ付近）の温度で加熱処理を施し、Ｃｒ
Ｏ３をＣｒ２０３に変換して成膜すると同時に、セラミ
ックス粒子を酸化クロムで保持し、酸化クロムマトリッ
クス中にセラミックス粒子を分散させた第１の耐摩耗性
被膜を形成する。

また、この加熱処理は密閉雰囲気中で行うことが好まし
く、これにより表面層成分の蒸発を抑え、均一な厚さと
緻密性を有し比較的平滑な第１の耐摩耗性被膜を得るこ
とができる。これは、基体表面に付着したＣｒＯ３は加
熱工程でＣｒ２Ｏ３に変化するが、この際に表面層の一
部分はＣｒ２０５などとなり揮散ガスとして蒸発する。

このために得られる層の厚さが不均一になったり表面の
平滑性を損ねることがあるため、密閉雰囲気中で加熱処
理することによって、上記揮散ガスの蒸発を抑えるもの
である。

密閉雰囲気の条件としては、雰囲気内の発生ガス濃度が
０．１〜５ａｏ　１％／βの範囲となるように設定する
ことが好ましい。発生ガス濃度が０．１＋ｇｏ１％／β
未満では被膜の形成速度が遅くなり、０．５ｓｏ１％／
（を超えると被膜の形成反応は促進されるが、揮散ガス
の抑制効果が不十分となり、被膜表面の平滑性が低下す
る。

次に、この第１の耐摩耗性被膜上に第２の耐摩耗性被膜
を形成する。

この第２の耐摩耗性被膜は、クロム酸（ＣｒＯ３）の水
溶液（ＩＩ、＋Ｃｒ；＋Ｏｒ）を浸漬法などによって、
第１の耐摩耗性被膜上に被着させる工程と、このクロム
酸の被着膜に５００℃〜６００℃の範囲で加熱処理を施
す工程とを、所望とする膜厚に応じて複数回繰返し行う
ことによって形成される。

この第２の耐摩耗性被膜の形成工程においては１、クロ
ム酸水溶液を加熱してクロム酸の溶解度を高めた状態で
被着を行ってもよい。これによって、３回当りの被膜形
成量を増大することが可能となる。また、クロム酸の水
溶液に代えて、クロム酸の母液を使用することも可能で
ある。クロム酸は２００℃〜２５０℃程度の温度で融解
し、塗膜の形成が可能となる。このクロム酸の融液を使
用することによって、１回当りの被膜形成口が増大する
とともに、被膜の緻密性も向上するが、粘性が高くなる
ために塗膜形成時に充分に平滑化を行う必要がある。

また、第２の耐摩耗性被膜の形成工程も、第１の耐摩耗
性被膜の形成工程と同様に、加熱処理の前に予め乾燥処
理を施すことが好ましく、また加熱処理は同様な条件の
密閉雰囲気下で行うことが好ましい。これによって、表
面粗さが小さい平滑で潤滑性に優れた耐摩耗層が得られ
る。

なお、第１の耐摩耗性被膜を金属基体表面に直接形成せ
ず、アンカー層上に形成する場合には、金属基体上に第
２の耐摩耗性被膜の形成工程と同様にして、酸化クロム
層を形成すればよい。

また、クロム酸溶液中に非イオン系界面活性剤を微量添
加することは、酸化クロム層の基体への密着性を向上さ
せるとともに表面層の平滑度を向上させる。さらに、非
イオン系界面活性剤は加熱処理前の塗膜を安定に維持す
る効果も有している。

（作　用） 本発明の耐摩耗性部材は、金属基体上に形成されたセラ
ミックス粒子が分散して存在する第１の耐摩耗性被膜と
、この第１の耐摩耗性被膜上に形成された酸化クロムを
主体とする第２の耐摩耗性被膜とを有している。そして
、第２の耐摩耗性被膜の膜厚を第１の耐摩耗性被膜中に
分散したセラミックス粒子の平均粒径より厚くすること
によって、また充分に微細なセラミックス粒子を使用す
ることによって、第１の耐摩耗性被膜中のセラミックス
粒子の影響が第２の耐摩耗性被膜表面まで及ぶことが防
止でき、充分に平滑で潤滑性に優れた耐摩耗層が得られ
る。また、耐摩耗層自体の硬度などの特性は、第１の耐
摩耗性被膜中に存在するセラミックス粒子によって充分
に向上したものとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１ ステンレス鋼（ＳＵＳ　３０４）からなる８５＋ａｍＸ
　７０ｍｍＸ３ｍｓ＋の金属基体に対して、まずその表
面をトリフロンで脱脂し、次いで乾燥後にポリブラスト
で表面を粗し、アルカリ洗浄と湯洗浄を行い乾燥させ、
前処理を施した。

一方、クロム酸溶液（Ｈ２Ｃｒｚ　Ｏ？、５００ｇ／Ｊ
２　）と、平均粒子径０．１μ園のα−Ａｆｆ１２０３
と平均粒子径Ｏ，ｔμ−のａ−８１０２とを、重量比で
Ｃｒ０３ａ−＾ｆｌ　２０３　二ａ−８１０２−１：ｌ
：８となるよう（こ所定量秤量し、これらをボールミル
で充分に混合・粉砕して所望の粘度のスラリーを作製し
た。

このスラリーを上記前処理を施した金属基体の表面に約
４００ａｓ／分のスピードで塗布し、６０℃の温度で約
１０分間乾燥した。次いで、乾燥後の塗膜に対して、大
気中、約５５０℃の温度で２時間加熱処理を施し、セラ
ミックス粒子を分散させた厚さ４０μｍの第１の耐摩耗
性被膜を形成した。

次に、この第１の耐摩耗性被膜を形成した金属基体をク
ロム酸溶液（１１２０ｒｚ　Ｏ？　、ｉｏ００ｇ／Ｊ２
　）中に浸漬してクロム酸溶液を被告させた後、００℃
の温度で約１５分間乾燥を行った。次いで、大気中、約
５５０℃の温度で２時間加熱処理して酸化クロム層を形
成した。そして、このクロム酸溶液の被着、乾燥、加熱
処理を１５回繰返し行って、厚さ　２μ日の第２の耐摩
耗性被膜を形成した。

このようにして得た２層構造の耐摩耗層を有する耐摩耗
性部材の断面を観察したところ、第１図に示すように、
金属基体１上に酸化クロムマトリックス２中にセラミッ
クス粒子（α−ＡＡ２０３とａ−８ＩＯ２）　３が分散
して存在している第１の耐摩耗性被膜４が形成されてお
り、この第１の耐摩耗性被膜４は金属基体１との界面に
生成した反応層５によって強固に接合されていた。また
、第１の耐摩耗性被膜４上には、この第１の耐摩耗性被
膜４上に突出したセラミックス粒子３が最外表面に影響
を及ぼさないように、酸化クロムからなる第２の耐摩耗
性被膜６が形成されていた。また、この第１の耐摩耗性
被膜４の断面を走査型電子顕微ｍｃ倍率１０００倍）で
さらに詳細に観察したところ、セラミックス粒子３が均
一に分布していることを確認した。また同様に、第２の
耐摩耗性被膜６の表面状態の詳細観察を行ったところ、
セラミックス粒子３の突出もなく、平滑な表面であった
。

また、この実施例との比較のために、上記実施例１で用
いた金属基体と、セラミックス粒子としてγ−八へ２０
３と無定形５１０２とを実施例１で使用したスラリーと
同量含むクロム酸含有スラリーとを用い、スラリー塗布
後の乾燥処理を行わずに自然乾燥とする以外は、実施例
１と同様にして第１の耐摩耗性被膜のみの耐摩耗性部材
（比較例１）を作製した。この耐摩耗性部材の耐摩耗層
に対して、上記実施例１と同様に断面および表面の詳細
観察を走査型電子顕微鏡にて行ったところ、セラミック
ス粒子の分布が不均一であり、また表面にはセラミック
ス粒子が突出していることが観察された。

次に、上記実施例１と比較例１の耐摩耗層の硬度改善率
と耐摩耗層表面の平滑度改善率とを下記に示す方法にし
たがって評価した。

（＾）硬度改善率 まず、上記比較例１における耐摩耗層（第１の耐摩耗性
被膜）の硬度（Ｖｏ）を測定した。次いで、実施例１で
作製した第１の耐摩耗性被膜上に実施例１の製造工程に
したがい第２の耐摩耗性被膜となる酸化クロム層を順次
形成しく１５回）、各酸化クロム層形成毎に硬度（ｖｌ
）をｎ１定した。

そして、次式にしたがって硬度改善率を評価した。

（Ｖ＋　−Ｖｏ　）　／Ｖｏ　Ｘ　　１００　　（％）
（Ｂ）　　表面平滑度改善率 まず、上記比較例１における耐摩耗層（第１の耐摩耗性
被膜）の表面粗さ（Ｌｏ　）を−ｐ１定した。

次いで、実施例１で作製した第１の耐摩耗性被膜上に実
施例１の製造工程にしたがい第２の耐摩耗性被膜となる
酸化クロム層を順次形成しく１５回）、各酸化クロム層
形成毎に表面粗さ（Ｌｌ）を測定した。そして、次式に
したがって表面平滑度改善率を評価した。

（Ｌｏ　−Ｌ＋　）　／Ｌｏ　Ｘ　　１００　　（％）
硬度改善率の測定結果を第２図に示す。なお、同図にお
いて横軸に平行な線は比較例１の硬度の水準を表す。同
図から明らかなように、実施例１による耐摩耗層は、第
１の耐摩耗性被膜が緻密に形成されていることと、第２
の耐摩耗性被膜の存在によって明らかに硬度が向上して
いることがわかる。

また、表面平滑度改善率の結果を第３図に示す。

なお、同図において横軸に平行な線は比較例の表面粗さ
の水準を表す。同図から明らかなように、実施例１によ
る耐摩耗層は、第２の耐摩耗性被膜を第１の耐摩耗性被
膜中に存在するセラミックス粒子の平均粒子径より厚く
形成しているため、最外表面にセラミックス粒子の影響
が現れず、明らかに表面粗さが改善されていることがわ
かる。

実施例２ 上記実施例１における第１および第２の耐摩耗性被膜の
形成時の乾燥処理を１００℃ＸｔＯ分とする以外は同一
条件で耐摩耗性部材を作製した。

このようにして得た耐摩耗性部材も、実施例１と同様に
硬度および表面平滑度の改善効果が認められた。

実施例３ 実施例１で使用した金属基体（前処理済）の表面に、ク
ロム酸溶液（１１２Ｃｒ２Ｏ？、５００ｇ／、Ｒ）と、
平均粒子径０．１μｍのγ−Ａｆｆ１２０３と平均粒子
径０．１μｓの無定形５１０２とを、重量比でＣｒＯ３
：γ−ＡＪ２２０３：無定形９１０２−１：１．５ニア
、５となるように所定量秤量し、これらをボールミルで
充分に混合・粉砕して作製したスラリーを塗布し、実施
例１と同一条件で乾燥、加熱処理を行い、第１の耐摩耗
性被膜を形成した。次いで、この第１の耐摩耗性被膜上
に実施例１と同一条件で第２の耐摩耗性被膜を形成した
。

このようにして得た耐摩耗性部材も、実施例１と同様に
比較例１の耐摩耗性部材に比べて、硬度および表面平滑
度の改善が認められた。

実施例４ まず、実施例１と同様にして金属基体上に第１の耐摩耗
性被膜を形成した。

次に、クロム酸を２００℃〜２５０℃に加熱してクロム
酸の融液を作製し、上記第１の耐摩耗性被膜を形成した
金属基体を浸漬し、クロム酸融液を被着させ、乾燥させ
た後に約５５０℃で加熱処理を施して酸化クロム層を形
成した。そして、このクロム酸融液の被着、乾燥、加熱
処理を５回繰返し行って第２の耐摩耗性被膜を形成した
。

このようにして得た２層構造の耐摩耗層も表面平滑性に
優れるものであった。また、この実施例における第２の
耐摩耗性被膜となる酸化クロム層の塗布、焼成１回当り
の形成膜厚と、上記実施例１中で比較例１として示した
酸化クロム層の　１回当りの形成膜厚との比較結果を第
４図に示す。同図から明らかなように、この実施例によ
る酸化クロム層は、１回の塗布、焼成当りの形成膜厚が
厚く、同厚の第２の耐摩耗性被膜を得るための酸化クロ
ム層形成工程を減少でき、製造効率の向上が期待できる
。

実施例５ 実施例１で使用した金属基体（前処理済）の表面に、ま
ずクロム酸溶液（）１２　Ｃｒ２０７．１０００ｇ／、
ｅ）を浸漬法にて被着させ、００℃の温度で約１５分間
乾燥を行った後、大気中、約５５０℃の温度で２時間加
熱処理を施して酸化クロム層を形成した。そして、この
クロム酸溶液の被着、乾燥、加熱処理を１５回繰返し行
って、厚さ　０．７μｍのアンカー層を形成した。

そして、このアンカー層上に実施例１と同一条件で第１
の耐摩耗性被膜および第２の耐摩耗性被膜を形成した。

このようにして得た３層構造の耐摩耗層を有する耐摩耗
性部材の断面を観察したところ、第５図に示すように、
金属基体１１上に酸化クロムからなるアンカー層１２が
形成されており、このアンカー層１２は金属基体１１と
の界面に生成した反応層１３によって金属基体１１に強
固に接合されていた。そして、このアンカー層１２上に
実施例１で得た耐摩耗性部材と同様に、酸化クロムマト
リックス１４中にセラミックス粒子（α−／ＩＪ２；）
０３とα−’３１０２　）　１５が分散して存在してい
る第１の耐摩耗性被膜１６と、酸化クロムからなる第２
の耐摩耗性被膜１７とが順に形成されており、この第２
の耐摩耗性被膜１７によって表面の平滑度が保たれてい
た。また、第１の耐摩耗性被膜１６の断面および第２の
耐摩耗性被膜１７の表面の詳細観察を行ったところ、実
施例１と同様な結果が得られた。

また、この実施例５の耐摩耗層（３層構造）の金属基体
に対する接合強度を下記の方法によって１１１３定した
ところ、約６００ｋｇ／ｃｄと良好な値が得られた。な
お、実施例１の耐摩耗性部材に対しても同様に接合強度
を１１１１定したところ、５５０ｋｇ／ｃ７であり、こ
の実施例５の耐摩耗性部材は３層構造を有していること
から、アンカー層の効果によってさらに接合強度が向上
していることを確認した。

（Ｃ）　　接合強度の測定 強度ｎ１定用試料（耐摩耗層）上に引張り強度測定ピン
（接着部：２１１φ）をエポキシ樹脂系接着剤を介して
載置し、これをクリップ型のアクセサリで固定した後、
１５０℃で１時間加熱して接着し、密着強度試験機（セ
バスチャン■）にセットして引張り強度測定ビンが測定
用試料から剥がれた際の引張り強度をもって接合強度と
する。

実施例６ 実施例１で使用した金属基体（前処理済）の表面に、ク
ロム酸溶液（１１２Ｃｒ２０７．５００ｇ／Ｊ！　）と
、平均粒子径５０人（粒子径３０Å〜８０人）のα−Ａ
ｆ２０３と平均粒子径５０人（粒子径２０Å〜７０人）
のａ−９ｉ０２とを、重量比でＣｒＯ３：　ａ−ＡＪ？
　２０　］］α−３Ｉ０２−１：ｔ：となるように所定
量秤量し、これらをボールミルで充分に混合して作製し
たスラリーを塗布し、実施例１と同一条件で乾燥、加熱
処理を行い、第１の耐摩耗性被膜を形成した。

次に、この第１の耐摩耗性被膜を形成した金属基体をク
ロム酸溶液（＋１２　Ｃｒ；＋　Ｏｒ　、１０００ｇ／
ｊ？　）中に浸漬してクロム酸溶液を被着させた後、６
０℃の温度で約１５分間乾燥を行った。次いで、大気中
、約５５０℃の温度で２時間加熱処理して酸化クロム層
を形成した。そして、このクロム酸溶液の被着、乾大・
α、加熱処理を１０回繰返し行って、厚さ２μｍの第２
の耐摩耗性被膜を形成した。

このようにして得た耐摩耗層は、微細なセラミックス粒
子を使用したことによって、第１の耐摩耗層の緻密性が
さらに向上し、硬度が高く表面平滑性に優れるものであ
った。

実施例７ 実施例１で使用した金属基体（前処理済）の表面に、ク
ロム酸溶液（＋１２０ｒｚ　０７．５００ｇ／Ａ　）と
、平均粒子径１００人（粒子径８０Å〜ｔａＯ人）のγ
−人Ｊ２２ｏ３と平均粒子径１００人（粒子径７０Å〜
１２０人）の無定形５ｉ０２とを、重量比でＣｒＯ３：
γ−Ａｉ２０ａ：無定形５１０２−１：１．５ニア、５
となるように所定量秤量し、これらをボールミルで充分
に混合して作製したスラリーを実施例６と同一条件で塗
布し、実施例６と同一条件で乾燥、加熱処理を行い、第
１の耐摩耗性被膜を形成した。

次に、この第１の耐摩耗性被膜上に実施例６と同一条件
で第２の耐摩耗性被膜を形成した。

このようにして得た耐摩耗性部材の硬度改善率を、比較
例１で作製した耐摩耗性部材の表面に上記実施例と同様
に酸化クロム層を繰返し形成し、各酸化クロム層形成毎
の硬度をＶＯとし、実施例１における硬度改善率と同様
に評画した。

その結果を第６図に示す。なお、同図において横軸に平
行な線は比較として示した耐摩耗層の硬度の水準を表す
。同図から明らかなように、この実施例７による耐摩耗
層は、第１の耐摩耗性被膜が超微粒子状のセラミックス
粉末を使用していることから、実施例１などで使用した
セラミックス粉末に比べてさらに緻密に形成されており
、硬度が向上していることがわかる。

また、この実施例の耐摩耗層は、微細なセラミックス粉
末を使用していることと、第２の耐摩耗性被膜の存在に
よって、表面の平滑性にも優れていた。

さらに、この実施例における第２の耐摩耗性被膜となる
酸化クロム層の塗布、焼成１回当りの形成膜厚と、上記
比較として示した酸化クロム層の１回当りの形成膜厚と
の比較結果を第７図に示す。

同図から明らかなように、この実施例による酸化クロム
層は、１回の塗布、焼成当りの形成膜厚が厚く、同厚の
第２の耐摩耗性被膜を得るための酸化クロム層形成工程
を減少でき、製造効率の向上が期待できる。これは、こ
の実施例による第１の耐摩耗性被膜の密度が高く、気孔
などの存在率が低いために、クロム酸溶液への１回毎の
浸漬によって確実に酸化クロム層が形成されるためであ
る。これに対して比較として示した耐摩耗層は、第１の
耐摩耗性被膜中の気孔の存在率が高いため、当初のクロ
ム酸溶液への浸漬が気孔の充填に使用されてしまい、１
回当りの形成膜厚が薄くなってしまう。

実施例８ 実施例１で使用した金属基体（前処理済）の表面に、実
施例１で作製したα−Ａβ２０３およびα−５ｔｏ２と
クロム酸とを含有するスラリーを約４００ａｍ／分の条
件で塗布し、１０ａｍｌ１ｇの減圧下で乾燥した後、密
閉雰囲気中でガス発生濃度が１ａｏ１％／ｉとなるよう
に制御しつつ約５５０℃で２時間加熱処理を行って、第
１の耐摩耗性被膜を形成した。

次に、この第１の耐摩耗性被膜上に浸漬法にてクロム酸
溶液（＋１２　Ｃｒ２Ｏ？　、１０００ｇ／Ｊ２　）を
被着させ、ｉｏＩｌａｌｌｇの減圧下で乾燥した後、密
閉雰囲気中でのガス発生濃度が１ａｏ１％／（となるよ
うに制御しつつ約５５０℃で２時間加熱処理を行って、
酸化クロム層を形成した。そして、このクロム酸溶液の
被着、乾燥、焼成を１５回繰返し行って、第２の耐摩耗
性被膜を形成した。

このようにして得た耐摩耗性部材の硬度改善率を、上記
実施例７で比較として示した酸化クロム層の硬度をＶＯ
とし、実施例７における硬度改善率と同様に評価した。

その結果を第８図に示す。

なお、同図において横軸に平行な線は比較として示した
耐摩耗層の硬度の水準を表す。同図から明らかなように
、この実施例８による耐摩耗層は、減圧下で乾燥してい
ることと、密閉雰囲気中で焼成していることから、第１
および第２の耐摩耗性被膜の密度が共に高く、よって乾
燥を施さず、かつ大気中で焼成したものに比べて硬度が
向上していることがわかる。

また、この実施例における第２の耐摩耗性被膜となる酸
化クロム層の塗布、焼成１回当りの形成膜厚と、上記比
較として示した酸化クロム層の１回当りの形成膜厚との
比較結果を第９図に示す。

同図から明らかなように、この実施例による酸化クロム
層は、１回の塗布、焼成当りの形成膜厚が厚く、同厚の
第２の耐摩耗性被膜を得るための酸化クロム形成工程を
減少でき、製造効率の向上が期待できる。これは、この
実施例による第１の耐摩耗性被膜が減圧下での乾燥工程
および密閉雰囲気中での加熱処理工程を経ているために
密度が高いためであり、クロム酸溶液への　１回毎の浸
漬によって確実に酸化クロム層が形成されるためである
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、表面平滑性に優れ
、緻密で硬度が大きい耐摩耗層を有する耐摩耗性部材が
得られる。よって、他部材との摺接に対する耐久性と潤
滑性の両方を満足する優れた部材を提供することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の耐摩耗性部材の構成を模式
的に示す断面図、第２図および第３図はその硬度改善率
および表面平滑度改善率をそれぞれ示すグラフ、第４図
は本発明の他の実施例による酸化クロム層形成膜厚の比
較結果を示すグラフ、第５図は本発明の他の実施例の耐
摩耗性部材の構成を模式的に示す断面図、第６図および
第８図は本発明のさらに他の実施例の硬度改善率をそれ
ぞれ示すグラフ、第７図および第９図は本発明の他の実
施例による酸化クロム層形成膜厚の比較結果を示すグラ
フである。 １．１１・・・・・・金属基体、２．１４・・・・・・
酸化クロムマトリックス、３．１５・・・・・・セラミ
ックス粒子、４．１６・・・・・・第１の耐摩耗性被膜
、５．１３・・・・・・反応層、６．１７・・・・・・
第２の耐摩耗性被膜、１２・・・・・・アンカー層。 出願人　　　　　　株式会社　東芝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属部材からなる基体と、 前記基体上に直接あるいはアンカー層を介して形成され
   た酸化クロムマトリックス中にセラミックス粒子を分散
   してなる第１の耐摩耗性被膜と、この第１の耐摩耗性被
   膜上に形成された前記セラミックス粒子の平均粒子径よ
   り膜厚の厚い酸化クロムを主体とする第２の耐摩耗性被
   膜と を具備することを特徴とする耐摩耗性部材。
2. （２）金属部材からなる基体と、 前記基体上に直接あるいはアンカー層を介して形成され
   た酸化クロムマトリックス中に粒子径が１０Å〜５００
   Åの範囲のセラミックス粒子を分散してなる第１の耐摩
   耗性被膜と、 この第１の耐摩耗性被膜上に形成された、酸化クロムを
   主体とする第２の耐摩耗性被膜とを具備することを特徴
   とする耐摩耗性部材。
3. （３）金属部材からなる基体上に、あるいはこの基体上
   に形成されたアンカー層上にセラミックス粒子およびク
   ロム酸を含有するスラリーを塗布し、この塗膜に４０℃
   〜１２０℃の温度範囲で、あるいは減圧下で乾燥を施し
   た後、加熱処理を施して第１の耐摩耗性被膜を形成する
   工程と、 この第１の耐摩耗性被膜上にクロム酸溶液を被着させ、
   この被着膜に４０℃〜１２０℃の温度範囲で、あるいは
   減圧下で乾燥を施した後、加熱処理を施して第２の耐摩
   耗性被膜を形成する工程と を有していることを特徴とする耐摩耗性部材の製造方法
   。