JPH0580551B2 - - Google Patents
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- JPH0580551B2 JPH0580551B2 JP4925284A JP4925284A JPH0580551B2 JP H0580551 B2 JPH0580551 B2 JP H0580551B2 JP 4925284 A JP4925284 A JP 4925284A JP 4925284 A JP4925284 A JP 4925284A JP H0580551 B2 JPH0580551 B2 JP H0580551B2
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- solid lubricant
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Landscapes
- Lubricants (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は、潤滑性及び密着性の大きい固体潤滑
膜の製造方法に関する。
膜の製造方法に関する。
＜従来技術＞
蒸着、スパツタリング、イオンプレーテイング
など従来の固体潤滑膜の製造方法では、下地材料
の上に固体の潤滑膜を形成する。そのため、潤滑
膜と下地材料との間に明確な境界が存在すること
となり、応力あるいは温度によつて潤滑膜がはく
難し易いという問題があつた。
など従来の固体潤滑膜の製造方法では、下地材料
の上に固体の潤滑膜を形成する。そのため、潤滑
膜と下地材料との間に明確な境界が存在すること
となり、応力あるいは温度によつて潤滑膜がはく
難し易いという問題があつた。
この場合、潤滑膜の形成後に適当な温度で熱処
理を行い、境界における拡散を利用して中間層を
形成させることが考えられる。しかし、熱処理の
際に、熱膨張などによつて寸法精度の劣化が生じ
る恐れがある。更には、熱処理の温度を上げすぎ
ると、焼入れ等の熱処理を行つた下地材が劣化し
たり、固体の潤滑膜自体の特長が損われたりする
という弊害が生じる。
理を行い、境界における拡散を利用して中間層を
形成させることが考えられる。しかし、熱処理の
際に、熱膨張などによつて寸法精度の劣化が生じ
る恐れがある。更には、熱処理の温度を上げすぎ
ると、焼入れ等の熱処理を行つた下地材が劣化し
たり、固体の潤滑膜自体の特長が損われたりする
という弊害が生じる。
また、上記従来の固体潤滑膜の製造方法におい
ては、膜形成速度は数100Å／min。が一般的で
あるため、実用的な厚さ潤滑膜（〜数μｍ）を形
成するには長時間（〜数時間）を要するという欠
点があつた。
ては、膜形成速度は数100Å／min。が一般的で
あるため、実用的な厚さ潤滑膜（〜数μｍ）を形
成するには長時間（〜数時間）を要するという欠
点があつた。
＜発明の目的＞
本発明は上記従来技術に鑑み、潤滑性及び密着
性の大きい固体潤滑膜を短時間で形成することが
できる方法を提供することを目的とする。
性の大きい固体潤滑膜を短時間で形成することが
できる方法を提供することを目的とする。
＜発明の構成＞
上述の目的を達成した本発明に係る固体潤滑膜
の製造方法は、下地材料に、イオン注入時の雰囲
気の圧力よりも低い蒸気圧をもつあるいはグリー
スを塗布し、この塗布した油あるいはグリースに
イオン注入することにより固体潤滑膜を形成する
ことを特徴とする。
の製造方法は、下地材料に、イオン注入時の雰囲
気の圧力よりも低い蒸気圧をもつあるいはグリー
スを塗布し、この塗布した油あるいはグリースに
イオン注入することにより固体潤滑膜を形成する
ことを特徴とする。
下地材料に塗布した油あるいはグリースの蒸気
圧はイオン注入時の雰囲気の圧力よりも低いの
で、高エネルギーでイオン注入すると、この油あ
るいはグリースは苔ど蒸発することなく、比較的
短時間で固化して固体潤滑膜になり同時に下地材
料に密着する。これにより、摩擦係数が著しく小
さく且つ凝着が著しく少ない円滑な摺動を行うこ
とができる固体潤滑膜が短時間で得られる。
圧はイオン注入時の雰囲気の圧力よりも低いの
で、高エネルギーでイオン注入すると、この油あ
るいはグリースは苔ど蒸発することなく、比較的
短時間で固化して固体潤滑膜になり同時に下地材
料に密着する。これにより、摩擦係数が著しく小
さく且つ凝着が著しく少ない円滑な摺動を行うこ
とができる固体潤滑膜が短時間で得られる。
＜実施例＞
以下、第１図〜第５図を参照しながら本発明の
実施例を説明する。
実施例を説明する。
本発明の一実施例を第１図に示す。一般にイオ
ン注入は、文献；Surface Sien−ce86巻（1979）
の258ページ第20行目に１×10-6torrと記載され
ているように、１×10-6torr付近の雰囲気下で行
われている。そこで本実施例でも、一般の例に倣
い、１×10-6torrの雰囲気下でイオン注入する。
第１図において、ステンレス鋼（SUS440C）の
下地材料１に、１×10-6torrよりも低蒸気圧（〜
10-7toor）のパーフロロポリエーテル系の油２と
してMontefluos社（イタリア）製、商品名：フ
オンブリンオイルＹ−VACを塗布しこの油２膜
にAr（アルゴン）イオン３を加速エネルギー
50KeVで注入量1.1×1016／cm3だけイオン注入し
た。これにより、油２膜から潤滑性の良好なカー
ボン膜の固体潤滑膜を10分間足らずで形成するこ
とができた。この実施例の方法で形成した固体潤
滑膜の摩擦試験結果を第２図〜第５図によつて説
明する。
ン注入は、文献；Surface Sien−ce86巻（1979）
の258ページ第20行目に１×10-6torrと記載され
ているように、１×10-6torr付近の雰囲気下で行
われている。そこで本実施例でも、一般の例に倣
い、１×10-6torrの雰囲気下でイオン注入する。
第１図において、ステンレス鋼（SUS440C）の
下地材料１に、１×10-6torrよりも低蒸気圧（〜
10-7toor）のパーフロロポリエーテル系の油２と
してMontefluos社（イタリア）製、商品名：フ
オンブリンオイルＹ−VACを塗布しこの油２膜
にAr（アルゴン）イオン３を加速エネルギー
50KeVで注入量1.1×1016／cm3だけイオン注入し
た。これにより、油２膜から潤滑性の良好なカー
ボン膜の固体潤滑膜を10分間足らずで形成するこ
とができた。この実施例の方法で形成した固体潤
滑膜の摩擦試験結果を第２図〜第５図によつて説
明する。
第２図は摩擦試験の模式図であり、SUS440C
の下地材料１は長さｌが35mm、幅が10mm、高さｈ
が５mmの直方体とし、この下地材料１表面に上述
したArイオン注入によつて固体潤滑膜５が形成
されている。４はSUS440Cステンレス鋼の球圧
子であり、この球圧子４を上記固体潤滑膜５に接
触させながら下地材料１を左右に往復運動させる
ことによつて摩擦力を測定した。測定は摺動回数
20回まで繰り返した。但し、 往復運度のスパンは25mmとし、球圧子４と下他
材料１間の荷重は 100ｇｆ、 500ｇｆ、 1000ｇｆ、 の３種類とした。
の下地材料１は長さｌが35mm、幅が10mm、高さｈ
が５mmの直方体とし、この下地材料１表面に上述
したArイオン注入によつて固体潤滑膜５が形成
されている。４はSUS440Cステンレス鋼の球圧
子であり、この球圧子４を上記固体潤滑膜５に接
触させながら下地材料１を左右に往復運動させる
ことによつて摩擦力を測定した。測定は摺動回数
20回まで繰り返した。但し、 往復運度のスパンは25mmとし、球圧子４と下他
材料１間の荷重は 100ｇｆ、 500ｇｆ、 1000ｇｆ、 の３種類とした。
第３図は摩擦係数の測定結果を示す。但し、
Arイオン注入後に有機溶剤で固体潤滑膜５の表
面を洗浄したのちに上記の摩擦試験を行つた。な
お、第３図には固体潤滑膜を形成しない
SUS440Cステンレス鋼の下地材料だけの摩擦係
数の測定結果を併せて示す。同図より判るよう
に、上記Arイオン注入によつて形成した固体潤
滑膜５の摩擦係数は全測定範囲に亘つて安定し且
つ小さくなつている。例えば摺動回数20回目に至
つては、下地材料だけでの摩擦係数はμ≒0.6〜
0.4であるのに対し、固体潤滑膜５の摩擦係数は
μ≒0.15〜0.2と著しく低減されている。また、
摺動回数、荷重によつても摩擦係数は殆ど変化し
ない。
Arイオン注入後に有機溶剤で固体潤滑膜５の表
面を洗浄したのちに上記の摩擦試験を行つた。な
お、第３図には固体潤滑膜を形成しない
SUS440Cステンレス鋼の下地材料だけの摩擦係
数の測定結果を併せて示す。同図より判るよう
に、上記Arイオン注入によつて形成した固体潤
滑膜５の摩擦係数は全測定範囲に亘つて安定し且
つ小さくなつている。例えば摺動回数20回目に至
つては、下地材料だけでの摩擦係数はμ≒0.6〜
0.4であるのに対し、固体潤滑膜５の摩擦係数は
μ≒0.15〜0.2と著しく低減されている。また、
摺動回数、荷重によつても摩擦係数は殆ど変化し
ない。
荷重500ｇｆにおける摩擦条痕の顕微鏡写真を
第４図、第５図に示す。第４図は何ら表面処理を
していないSUS440Cステンレス鋼の下地材料だ
けの場合の表面の摩擦条痕を示し、第５図は上記
Arイオン注入によつて形成した固体潤滑膜５表
面の摩擦条痕を示す。第４図に示される如く、
SUS440Cステンレス鋼表面ではSUS440Cステン
レス鋼球圧子４と激しい凝着を呈している。一
方、第５図に示す如く固体潤滑膜５表面には上記
球圧子４との凝着は何ら起きておらず、円滑な摺
動が行われていたことが判る。
第４図、第５図に示す。第４図は何ら表面処理を
していないSUS440Cステンレス鋼の下地材料だ
けの場合の表面の摩擦条痕を示し、第５図は上記
Arイオン注入によつて形成した固体潤滑膜５表
面の摩擦条痕を示す。第４図に示される如く、
SUS440Cステンレス鋼表面ではSUS440Cステン
レス鋼球圧子４と激しい凝着を呈している。一
方、第５図に示す如く固体潤滑膜５表面には上記
球圧子４との凝着は何ら起きておらず、円滑な摺
動が行われていたことが判る。
なお、第３図等には示していないが、従来の蒸
着、スパツタリング、イオンプレーテイングなど
の製造方法で作製した固体潤滑膜は、前述の如く
容易に剥離するため、剥離するとその摩擦係数
は、下地材料の摩擦係数に達してしまう。そのた
め、下地材料がSUS440Cの場合について言えば、
第３図から判るように、剥離直後はμ＝0.2〜
0.35であつても、僅かな摺動回数例えば４回でも
μ＝0.4〜0.7へと増大してしまう。
着、スパツタリング、イオンプレーテイングなど
の製造方法で作製した固体潤滑膜は、前述の如く
容易に剥離するため、剥離するとその摩擦係数
は、下地材料の摩擦係数に達してしまう。そのた
め、下地材料がSUS440Cの場合について言えば、
第３図から判るように、剥離直後はμ＝0.2〜
0.35であつても、僅かな摺動回数例えば４回でも
μ＝0.4〜0.7へと増大してしまう。
また、数μｍ程度の固体潤滑膜を形成するため
には、従来の製造方法によると前述の如く数時間
程度の処理時間を必要とするが、本発明によると
10分間足らずの数分程度に短縮される。
には、従来の製造方法によると前述の如く数時間
程度の処理時間を必要とするが、本発明によると
10分間足らずの数分程度に短縮される。
このように、本発明の製造方法は、作成した固
体潤滑膜の耐久性、並びに、製造に要する処理時
間の双方の点で、従来の製造方法より優れてい
る。
体潤滑膜の耐久性、並びに、製造に要する処理時
間の双方の点で、従来の製造方法より優れてい
る。
以上ではMontefluos社（イタリア）製の商品
名：フオンブリンオイルＹ−VACという１×
10-7torr程度の低蒸気圧のパーフロロポリエーテ
ル系の油２にArイオン３を注入した場合につい
て説明した。これ以外にも、 (A) ポリフエニールエーテレ系油、 トリエステル、 ダイエステル、 シリコン油、 低蒸気圧鉱油、 についても、これらのうち蒸気圧はイオン注入
時の雰囲気の圧力１×10-6torrよりも低いもの
では、上記パーフロロポリエーテル系油と同様
の効果が得られた。更に、 (B) グリースについても、イオン注入によつてグ
リース基油部が重合され、増ちよう剤部を複合
した潤滑製の高い固化層が形成された。更に、 (C) Ar以外、HeやXe等の不活性元素、 ＢやＮ等の耐凝着性を改善できる元素、 ＦやＨ等の潤滑性を付与できる元素、 これらの元素を注入元素に選んだ場合につい
ても上述した実施例と同様の効果が得られた。
名：フオンブリンオイルＹ−VACという１×
10-7torr程度の低蒸気圧のパーフロロポリエーテ
ル系の油２にArイオン３を注入した場合につい
て説明した。これ以外にも、 (A) ポリフエニールエーテレ系油、 トリエステル、 ダイエステル、 シリコン油、 低蒸気圧鉱油、 についても、これらのうち蒸気圧はイオン注入
時の雰囲気の圧力１×10-6torrよりも低いもの
では、上記パーフロロポリエーテル系油と同様
の効果が得られた。更に、 (B) グリースについても、イオン注入によつてグ
リース基油部が重合され、増ちよう剤部を複合
した潤滑製の高い固化層が形成された。更に、 (C) Ar以外、HeやXe等の不活性元素、 ＢやＮ等の耐凝着性を改善できる元素、 ＦやＨ等の潤滑性を付与できる元素、 これらの元素を注入元素に選んだ場合につい
ても上述した実施例と同様の効果が得られた。
＜発明の効果＞
本発明では下地材料に塗布いたイオン注入時の
雰囲気の圧力よいも低い蒸気圧をもつグリースや
油にAr等を高エネルギーでイオン注入すること
によつて固体潤滑膜を形成するので、摩擦係数が
著しく小さく且つ凝着が著しく少ない円滑な摺動
を行わせることができる固体は潤滑膜が得られ、
また潤滑膜と下地材料とが強固に密着し従つて熱
処理が不要となる。また、グリースや油をイオン
注入によつて固化して潤滑膜とするので、膜の形
成に要する時間が従来の蒸着法などに比べて著し
く短縮した。
雰囲気の圧力よいも低い蒸気圧をもつグリースや
油にAr等を高エネルギーでイオン注入すること
によつて固体潤滑膜を形成するので、摩擦係数が
著しく小さく且つ凝着が著しく少ない円滑な摺動
を行わせることができる固体は潤滑膜が得られ、
また潤滑膜と下地材料とが強固に密着し従つて熱
処理が不要となる。また、グリースや油をイオン
注入によつて固化して潤滑膜とするので、膜の形
成に要する時間が従来の蒸着法などに比べて著し
く短縮した。
第１図は本発明方法の一実施例を示す説明図、
第２図は摩擦試験の模式図、第３図は摩擦係数の
摺動回数に対する変化を示すグラフ、第４図は表
面処理を施さない下地材料表面の金属組織に係る
摩擦条痕を示す顕微鏡写真、第５図は本発明によ
り固体潤滑膜を形成した下地材料表面の金属組織
に係る摩擦条痕を示す顕微鏡写真である。 図面中、１は下地材料、２は低蒸気圧の油、３
はArイオン、４は球圧子、５は固体潤滑膜であ
る。
第２図は摩擦試験の模式図、第３図は摩擦係数の
摺動回数に対する変化を示すグラフ、第４図は表
面処理を施さない下地材料表面の金属組織に係る
摩擦条痕を示す顕微鏡写真、第５図は本発明によ
り固体潤滑膜を形成した下地材料表面の金属組織
に係る摩擦条痕を示す顕微鏡写真である。 図面中、１は下地材料、２は低蒸気圧の油、３
はArイオン、４は球圧子、５は固体潤滑膜であ
る。
Claims (1)
- １ 下地材料に、イオン注入時の雰囲気の圧力よ
りも低い蒸気圧をもつ油あるいはグリースを塗布
し、この塗布した油あるいはグリースにイオン注
入することを特徴とする固体潤滑膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4925284A JPS60195198A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 固体潤滑膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4925284A JPS60195198A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 固体潤滑膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60195198A JPS60195198A (ja) | 1985-10-03 |
| JPH0580551B2 true JPH0580551B2 (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=12825647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4925284A Granted JPS60195198A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 固体潤滑膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60195198A (ja) |
-
1984
- 1984-03-16 JP JP4925284A patent/JPS60195198A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60195198A (ja) | 1985-10-03 |
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