JPH03223190A - セラミック製摺動部構造 - Google Patents
セラミック製摺動部構造Info
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- JPH03223190A JPH03223190A JP4415390A JP4415390A JPH03223190A JP H03223190 A JPH03223190 A JP H03223190A JP 4415390 A JP4415390 A JP 4415390A JP 4415390 A JP4415390 A JP 4415390A JP H03223190 A JPH03223190 A JP H03223190A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は潤滑剤を使用しないセラミック製の摺動部の構
造に関する。
造に関する。
（従来の技術）
セラミックは高硬度で腐食せず、耐薬品性、耐燃性及び
耐摩耗性に優れるため、最近ではバルブやバルブシート
等のような摺動部を構成する部材として使用することが
試みられているが、セラミックは一般に摩擦係数が高い
ため、部材同士が凝着や剥離を生じたり、使用中に摩擦
係数が変動して摺動がスムーズになされず、不規則な抵
抗を伴ったスティックスリップが発生しやすい。
耐摩耗性に優れるため、最近ではバルブやバルブシート
等のような摺動部を構成する部材として使用することが
試みられているが、セラミックは一般に摩擦係数が高い
ため、部材同士が凝着や剥離を生じたり、使用中に摩擦
係数が変動して摺動がスムーズになされず、不規則な抵
抗を伴ったスティックスリップが発生しやすい。
このためセラミックを摺動部材として用いる場合には、
潤滑剤中で用いたり、セラミック製摺動部材をポーラス
（多孔質）として潤滑剤を含浸させたり或いは潤滑剤を
セラミック製摺動部材の摺動面に塗布する等の手段を講
じている。
潤滑剤中で用いたり、セラミック製摺動部材をポーラス
（多孔質）として潤滑剤を含浸させたり或いは潤滑剤を
セラミック製摺動部材の摺動面に塗布する等の手段を講
じている。
（発明が解決しようとする課題）
上述したように従来にあっては、セラミック製摺動部材
を用いる場合には、シリコーン等の潤滑剤の使用が不可
避であり、潤滑剤を使用した場合には潤滑剤の変質、劣
化或いは流出（溶出）によって摩擦係数が変化したり、
潤滑剤の種類によっては被膜を形成してシール性を低下
させたり、更にシールする流体によっては潤滑剤の効果
が期待できないもの、或いは潤滑剤の使用を嫌うものが
ある。
を用いる場合には、シリコーン等の潤滑剤の使用が不可
避であり、潤滑剤を使用した場合には潤滑剤の変質、劣
化或いは流出（溶出）によって摩擦係数が変化したり、
潤滑剤の種類によっては被膜を形成してシール性を低下
させたり、更にシールする流体によっては潤滑剤の効果
が期待できないもの、或いは潤滑剤の使用を嫌うものが
ある。
（課題を解決するための手段）
上記課題を解決すべく本発明は、互いに摺動する部材の
少なくとも一方をセラミック製部材としこのセラミック
製部材の摺動面にアモルファス・ダイヤモンド薄膜（ｉ
−Ｃ膜或いはダイヤモンド状炭素膜）を形成した。
少なくとも一方をセラミック製部材としこのセラミック
製部材の摺動面にアモルファス・ダイヤモンド薄膜（ｉ
−Ｃ膜或いはダイヤモンド状炭素膜）を形成した。
（作用）
セラミック蜆部材の摺動面にプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の
蒸着或いはスパッタリングにより０，０２〜２゜０μｌ
のアモルファス・ダイヤモンド薄膜を形成することで、
耐久性に優れ且つ摩擦係数の低い摺動面が形成される。
ｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の
蒸着或いはスパッタリングにより０，０２〜２゜０μｌ
のアモルファス・ダイヤモンド薄膜を形成することで、
耐久性に優れ且つ摩擦係数の低い摺動面が形成される。
（実施例）
以下に本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。
第１図は摺動部を構成するセラミック製部材の摩擦係数
を測定する装置の概略図、第２図は同装置の要部拡大図
であり、測定装置のケースｌ内には実際の使用状況を再
現するため水、グリース等を満たした状態で、円環状の
テストピース２．３をセットする。そして、一方のテス
トピース２の端面に突状２ａを形成し、この突状２ａを
他方のテストピース３の端面に当接し、この当接面と反
対側の端面に切り欠き５．６を穿設し、切り欠きθには
図示しないモータによって回転せしめられる軸７の一端
を係合し、切り欠き５にはトルクパー８の一端を係合し
、この一端を加圧力ロードセル９によって押圧し、テス
トピース２．３の接触圧を設定するようにし、更にトル
クパー８の基端部を摩擦力検出器１０に連結し、この検
出器１０で読取った値を記録計１１にてプリントアウト
するようにしている。
を測定する装置の概略図、第２図は同装置の要部拡大図
であり、測定装置のケースｌ内には実際の使用状況を再
現するため水、グリース等を満たした状態で、円環状の
テストピース２．３をセットする。そして、一方のテス
トピース２の端面に突状２ａを形成し、この突状２ａを
他方のテストピース３の端面に当接し、この当接面と反
対側の端面に切り欠き５．６を穿設し、切り欠きθには
図示しないモータによって回転せしめられる軸７の一端
を係合し、切り欠き５にはトルクパー８の一端を係合し
、この一端を加圧力ロードセル９によって押圧し、テス
トピース２．３の接触圧を設定するようにし、更にトル
クパー８の基端部を摩擦力検出器１０に連結し、この検
出器１０で読取った値を記録計１１にてプリントアウト
するようにしている。
そして本発明に係る摺動面にアモルファス・ダイヤモン
ド薄膜（ｉ−Ｃ膜）を形成したセラミック製部材の摩擦
係数を測定するには、前記一方のテストピース２の突状
２ａ又は他方のテストピース３の端面にプラズマＣＶＤ
やスパッタリングによってｉ−Ｃ膜を形成して行なう。
ド薄膜（ｉ−Ｃ膜）を形成したセラミック製部材の摩擦
係数を測定するには、前記一方のテストピース２の突状
２ａ又は他方のテストピース３の端面にプラズマＣＶＤ
やスパッタリングによってｉ−Ｃ膜を形成して行なう。
このような方法によれば、アモルファス・ダイヤモンド
薄膜の厚みをｏ、 ｏｏｓμｍ程度までコントロールす
ることができる。
薄膜の厚みをｏ、 ｏｏｓμｍ程度までコントロールす
ることができる。
このようにして、テストピースの摺動面にｉＣ膜を形成
したものとｉ−Ｃ膜を形成せず母材（アルミナ、炭化珪
素或いはサイアロン）のままとしたものの水、グリス及
び大気中での摩擦係数を測定した結果を第３図（Ａ）乃
至（Ｃ）に示す。
したものとｉ−Ｃ膜を形成せず母材（アルミナ、炭化珪
素或いはサイアロン）のままとしたものの水、グリス及
び大気中での摩擦係数を測定した結果を第３図（Ａ）乃
至（Ｃ）に示す。
第３図（Ａ）乃至（Ｃ）から明らかなように、互いに摺
動する一方の部材の摺動面にｉ−Ｃ膜を形成することで
、使用する流体及び摺動速度に関係なく低い摩擦係数を
示すことが分る。
動する一方の部材の摺動面にｉ−Ｃ膜を形成することで
、使用する流体及び摺動速度に関係なく低い摩擦係数を
示すことが分る。
更に第４図はｉ−Ｃ膜の比摩耗量とアルミナ及び炭化珪
素の比摩耗量とを比較したグラフであり、このグラフか
らｉ−Ｃ膜がアルミナ及び炭化珪素に比較して極めて摩
耗しにくいことが分る。
素の比摩耗量とを比較したグラフであり、このグラフか
らｉ−Ｃ膜がアルミナ及び炭化珪素に比較して極めて摩
耗しにくいことが分る。
第５図乃至第７図は摺動速度をｌ ｃｍ／ｓ、接触面圧
を７．５ｋｇ／ｃｏ２、雰囲気を水中とした条件で、互
いに摺接する面をそれぞれ、ｉ−Ｃ膜−アルミナ、アル
ミナ−アルミナ、アルミナ−炭化珪素とじた場合の使用
時間と摩擦係数の変化との関係を示すグラフである。尚
、ｉ−Ｃ膜の厚みは０．２μ■とし、またアルミナにつ
いてはｉ−Ｃ膜を形成する場合も含めてその表面粗さ（
中心線平均面粗さをいう。
を７．５ｋｇ／ｃｏ２、雰囲気を水中とした条件で、互
いに摺接する面をそれぞれ、ｉ−Ｃ膜−アルミナ、アル
ミナ−アルミナ、アルミナ−炭化珪素とじた場合の使用
時間と摩擦係数の変化との関係を示すグラフである。尚
、ｉ−Ｃ膜の厚みは０．２μ■とし、またアルミナにつ
いてはｉ−Ｃ膜を形成する場合も含めてその表面粗さ（
中心線平均面粗さをいう。
以下同様）を０．０５〜０．０７μｍＲａ、炭化珪素に
ついてはその表面粗さを０．０３〜０．０５μｉＲａと
した。更にグラフにおける黒丸は摩擦係数の平均値を示
し縦線はスティックスリップの巾を示す。これら第５図
乃至第７図からは、摺動部を構成する部材の少なくとも
一方の部材の摺動面にｉ−Ｃ膜を形成すると、長時間低
い摩擦係数を安定して保つことができることが分る。
ついてはその表面粗さを０．０３〜０．０５μｉＲａと
した。更にグラフにおける黒丸は摩擦係数の平均値を示
し縦線はスティックスリップの巾を示す。これら第５図
乃至第７図からは、摺動部を構成する部材の少なくとも
一方の部材の摺動面にｉ−Ｃ膜を形成すると、長時間低
い摩擦係数を安定して保つことができることが分る。
第８図乃至第１１図はｉ−Ｃ膜の厚みとそのときの母材
の表面粗さを適宜変化させたときの時間と摩擦係数の関
係を示すグラフであり、このグラフから、ｉ−Ｃ膜を形
成する母材の表面粗さが大きいと表面の凸部のみが相手
方の摺動面に当たるため、初期摩耗が大きくなり、母材
が現れる。この場合は、摩擦係数が大きくなる。また、
ｉ−Ｃ膜のあつみを０．０２μ鳳未満とするとｉ−Ｃ膜
自体が摩耗してしまい、２．０μＩ以上とすると、膜自
体の内部歪によって剥離が発生し、段差を生じやすくな
り、その結果水漏れを生じることとなる。このため、ｉ
−Ｃ膜の厚みとしては０．０２μＩ〜２．０μ凪とし、
母材の表面粗さとしては０．０２μｍＲａ〜０．５μｍ
Ｒａとするのが好ましい。
の表面粗さを適宜変化させたときの時間と摩擦係数の関
係を示すグラフであり、このグラフから、ｉ−Ｃ膜を形
成する母材の表面粗さが大きいと表面の凸部のみが相手
方の摺動面に当たるため、初期摩耗が大きくなり、母材
が現れる。この場合は、摩擦係数が大きくなる。また、
ｉ−Ｃ膜のあつみを０．０２μ鳳未満とするとｉ−Ｃ膜
自体が摩耗してしまい、２．０μＩ以上とすると、膜自
体の内部歪によって剥離が発生し、段差を生じやすくな
り、その結果水漏れを生じることとなる。このため、ｉ
−Ｃ膜の厚みとしては０．０２μＩ〜２．０μ凪とし、
母材の表面粗さとしては０．０２μｍＲａ〜０．５μｍ
Ｒａとするのが好ましい。
（効果）
以上に説明したように本発明によれば、バルブ等の摺動
部を構成するセラミック製部材の摺動面に所定厚のアモ
ルファス・ダイヤモンド薄膜を形成したことにより、シ
ールする流体の種類、温度にかかわらず摩擦係数を低く
且つ変動幅を小さくすることができ、また摩耗量も少な
いため摺動面の耐久性に優れる。
部を構成するセラミック製部材の摺動面に所定厚のアモ
ルファス・ダイヤモンド薄膜を形成したことにより、シ
ールする流体の種類、温度にかかわらず摩擦係数を低く
且つ変動幅を小さくすることができ、また摩耗量も少な
いため摺動面の耐久性に優れる。
第１図は摺動部を構成するセラミック製部材の摩擦係数
を測定する装置の概略図、第２図は同装置の要部拡大図
、第３図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれ摺動面を構成す
る材料と摩擦係数との関係を水、グリス及び大気中で比
較したグラフ、第４図は摺動面を構成する材料と比摩耗
量との関係を示すグラフ、第５図乃至第７図は使用時間
と摩擦係数との関係を摺動面を構成する材料ごとに示し
たグラフ、第８図乃至第１１図はｉ−Ｃ膜の厚みとその
ときの母材の表面粗さを適宜変化させたときの時間と摩
擦係数の関係を示すグラフである。 尚、図面中２．３はテストピース、２ａは突状、７は軸
、８はトルクパー １０は摩擦力検出器である。 出 人 願 人
を測定する装置の概略図、第２図は同装置の要部拡大図
、第３図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれ摺動面を構成す
る材料と摩擦係数との関係を水、グリス及び大気中で比
較したグラフ、第４図は摺動面を構成する材料と比摩耗
量との関係を示すグラフ、第５図乃至第７図は使用時間
と摩擦係数との関係を摺動面を構成する材料ごとに示し
たグラフ、第８図乃至第１１図はｉ−Ｃ膜の厚みとその
ときの母材の表面粗さを適宜変化させたときの時間と摩
擦係数の関係を示すグラフである。 尚、図面中２．３はテストピース、２ａは突状、７は軸
、８はトルクパー １０は摩擦力検出器である。 出 人 願 人
Claims (2)
- （１）互いに摺動する部材の少なくとも一方をセラミッ
ク製部材とした摺動部において、前記セラミック製部材
の摺動面にはアモルファス・ダイヤモンド薄膜が形成さ
れていることを特徴とするセラミック製摺動部構造。 - （２）前記部材は水栓金具等のバルブを構成し、且つセ
ラミック製部材の摺動面に形成されるアモルファス・ダ
イヤモンド薄膜の厚みを０．０２μｍ〜２．０μｍとし
たことを特徴とする請求項（１）に記載のセラミック製
摺動部構造。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-117298 | 1989-10-05 | ||
| JP11729889 | 1989-10-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03223190A true JPH03223190A (ja) | 1991-10-02 |
Family
ID=14708293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4415390A Pending JPH03223190A (ja) | 1989-10-05 | 1990-02-23 | セラミック製摺動部構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03223190A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06265030A (ja) * | 1993-03-11 | 1994-09-20 | Kyocera Corp | セラミック製ディスクバルブ |
| EP0884509A1 (en) * | 1996-04-26 | 1998-12-16 | Kyocera Corporation | Disc valve |
| EP1096189A1 (en) | 1999-10-27 | 2001-05-02 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Valve with ceramic valve seats |
| JP2004076884A (ja) * | 2002-08-21 | 2004-03-11 | Konan Electric Co Ltd | 高硬度用ボール弁 |
| US6904935B2 (en) | 2002-12-18 | 2005-06-14 | Masco Corporation Of Indiana | Valve component with multiple surface layers |
| JP2006009991A (ja) * | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Kyocera Corp | 摺動部材、ディスクバルブ及びそれを用いた混合栓 |
| JP2007526974A (ja) * | 2004-03-05 | 2007-09-20 | ウオーターズ・インベストメンツ・リミテツド | 低摩擦コーティングを備えた弁 |
| JP2017106585A (ja) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | Toto株式会社 | 水栓装置用セラミック構造体、水栓装置用すべり弁および水栓装置用カートリッジ |
-
1990
- 1990-02-23 JP JP4415390A patent/JPH03223190A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06265030A (ja) * | 1993-03-11 | 1994-09-20 | Kyocera Corp | セラミック製ディスクバルブ |
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| EP1581758A2 (en) * | 2002-12-18 | 2005-10-05 | Masco Corporation Of Indiana | Valve component with multiple surface layers |
| EP2275725A3 (en) * | 2002-12-18 | 2011-10-05 | Masco Corporation Of Indiana | Valve component with multiple surface layers |
| EP1581758A4 (en) * | 2002-12-18 | 2007-09-12 | Masco Corp | VALVE COMPONENT WITH MULTIPLE SURFACES |
| CN100338380C (zh) * | 2002-12-18 | 2007-09-19 | 印地安纳马斯科公司 | 盘片阀部件和用于制造盘片阀部件的方法 |
| JP2007526974A (ja) * | 2004-03-05 | 2007-09-20 | ウオーターズ・インベストメンツ・リミテツド | 低摩擦コーティングを備えた弁 |
| JP4768709B2 (ja) * | 2004-03-05 | 2011-09-07 | ウオーターズ・テクノロジーズ・コーポレイシヨン | 低摩擦コーティングを備えた弁 |
| JP4638181B2 (ja) * | 2004-06-28 | 2011-02-23 | 京セラ株式会社 | 摺動部材、ディスクバルブ及びそれを用いた混合栓 |
| JP2006009991A (ja) * | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Kyocera Corp | 摺動部材、ディスクバルブ及びそれを用いた混合栓 |
| JP2017106585A (ja) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | Toto株式会社 | 水栓装置用セラミック構造体、水栓装置用すべり弁および水栓装置用カートリッジ |
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