JPH0625826A - Sliding material and its production - Google Patents
Sliding material and its productionInfo
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- JPH0625826A JPH0625826A JP20191392A JP20191392A JPH0625826A JP H0625826 A JPH0625826 A JP H0625826A JP 20191392 A JP20191392 A JP 20191392A JP 20191392 A JP20191392 A JP 20191392A JP H0625826 A JPH0625826 A JP H0625826A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性及び耐焼付性
に優れたモリブデン−窒素系皮膜を有する摺動材、及び
その摺動材の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sliding material having a molybdenum-nitrogen based coating excellent in wear resistance and seizure resistance, and a method for producing the sliding material.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り自動車のエンジン部品や各種機械部品などの摺動部に
は、摺動特性に優れた皮膜を表面処理によって形成した
摺動部品が使用されている。従来より行われている表面
処理方法には、窒化処理、クロムめっき処理、及びモリ
ブデン溶射処理などの方法がある。2. Description of the Related Art Conventionally, sliding parts having a coating excellent in sliding characteristics formed by surface treatment have been used for sliding parts of automobile engine parts and various machine parts. ing. Conventional surface treatment methods include nitriding treatment, chromium plating treatment, and molybdenum spraying treatment.
【０００３】しかし，近年摺動部品の使用条件が高速化
かつ高荷重化するに伴い、従来の表面処理では対応でき
ない場合が出てきて、更に優れた耐摩耗性及び耐焼付性
を有する皮膜が望まれていた。However, as the operating conditions of sliding parts have become faster and heavier in recent years, there are some cases where conventional surface treatment cannot be applied, and a film having further excellent wear resistance and seizure resistance is formed. Was wanted.
【０００４】そこで、このような要望に応じるため、Ｐ
ＶＤ（Physical Vapor Deposition）法により金属窒化
物や金属炭化物等の皮膜を摺動部品の摺動面に被覆する
ことが提案された。Therefore, in order to meet such a demand, P
It has been proposed to coat the sliding surface of the sliding component with a film of metal nitride, metal carbide or the like by the VD (Physical Vapor Deposition) method.
【０００５】ＴｉＮ、ＴｉＣ、及びＣｒＮ等のＰＶＤ皮
膜は、優れた耐摩耗性及び耐焼付性を示しており、特に
窒化チタンや窒化クロムなどが実用化可能な被膜として
注目され、一部の機械部品やエンジン部品で使用されて
いる。PVD coatings such as TiN, TiC, and CrN show excellent wear resistance and seizure resistance, and titanium nitride, chromium nitride, and the like are particularly noticeable as practical coatings. Used in parts and engine parts.
【０００６】しかし、現在では使用条件がさらに過酷に
なり、これら窒化チタンや窒化クロムを用いても、摺動
特性が充分とはいえない状況が生じている。However, at present, the conditions of use have become more severe, and even if titanium nitride or chromium nitride is used, the sliding characteristics are not sufficient.
【０００７】したがって、本発明の目的は、耐摩耗性及
び耐焼付性に優れたモリブデン−窒素系皮膜を被覆した
摺動材、及びその摺動材の製造方法を提供することであ
る。Therefore, an object of the present invention is to provide a sliding material coated with a molybdenum-nitrogen based coating which is excellent in wear resistance and seizure resistance, and a method for manufacturing the sliding material.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、ＰＶＤ法によりモリブデン及び窒
素を混合した気相を基材に接触させ、基材の表面上に少
なくとも窒化モリブデンを含む皮膜を形成させ、その
際、皮膜中の構成元素比を原子比でモリブデン：窒素＝
１：0.05〜1.0 とすることにより、耐摩耗性及び耐焼付
性に優れた摺動材が得られることを発見し、本発明に想
到した。As a result of earnest research in view of the above-mentioned object, the present inventor has made the gas phase in which molybdenum and nitrogen are mixed into contact with the substrate by the PVD method, and at least molybdenum nitride is formed on the surface of the substrate. Is formed, the constituent element ratio in the film is molybdenum: nitrogen =
It was discovered that a sliding material having excellent wear resistance and seizure resistance can be obtained by setting the ratio to 1: 0.05 to 1.0, and the present invention was conceived.
【０００９】すなわち、本発明の摺動材は、少なくとも
窒化モリブデンを含有する皮膜を基材上に被覆してなる
摺動材であって、前記皮膜中の構成元素比が原子比でモ
リブデン：窒素＝１：0.05〜1.0 であることを特徴とす
る。That is, the sliding material of the present invention is a sliding material obtained by coating a base material with a film containing at least molybdenum nitride, wherein the constituent element ratio in the film is molybdenum: nitrogen. = 1: 0.05-1.0.
【００１０】[0010]
【実施例】本発明について、以下詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.
【００１１】本発明の摺動材における皮膜の構成元素の
組成は、原子比でモリブデン：窒素＝１：0.05〜1.0 と
する。モリブデンに対する窒素の原子比が0.05未満で
は、窒化モリブデンの生成が少なくなるので皮膜の硬度
は低くなり、耐摩耗性も低くなる。モリブデンに対する
窒素の好ましい原子比は１：0.1 〜１：１である。The composition of the constituent elements of the film in the sliding material of the present invention is molybdenum: nitrogen = 1: 0.05 to 1.0 in atomic ratio. When the atomic ratio of nitrogen to molybdenum is less than 0.05, the amount of molybdenum nitride produced is small, so the hardness of the film is low and the wear resistance is also low. The preferred atomic ratio of nitrogen to molybdenum is 1: 0.1 to 1: 1.
【００１２】上記原子比の範囲内では、皮膜は（イ）窒
化モリブデンのみからなる場合と、（ロ）窒化モリブデ
ンとモリブデン金属との混相とからなる場合がある。本
発明では、後述するようにＰＶＤ法により皮膜を形成し
ているので、窒化モリブデンとモリブデン金属との比は
任意に設定することができる。Within the above atomic ratio range, the film may be composed of (a) molybdenum nitride alone or (b) a mixed phase of molybdenum nitride and molybdenum metal. In the present invention, since the film is formed by the PVD method as described later, the ratio of molybdenum nitride and molybdenum metal can be set arbitrarily.
【００１３】皮膜の厚みは１〜50μｍであることが好ま
しい。皮膜の厚みが１μｍ未満の場合、摩耗により皮膜
の寿命が短い。一方、皮膜の厚みが50μｍを超える場
合、皮膜が欠けたり、皮膜に亀裂が生じたりして、基材
との密着性が低下する。また、必要以上に皮膜を厚くす
ることは、経済上好ましくない。The thickness of the film is preferably 1 to 50 μm. When the thickness of the coating is less than 1 μm, the life of the coating is short due to abrasion. On the other hand, when the thickness of the coating exceeds 50 μm, the coating may be chipped or the coating may be cracked, resulting in poor adhesion to the substrate. Further, it is economically unfavorable to make the film thicker than necessary.
【００１４】皮膜を被覆する基材は、鉄系材料、アルミ
系材料、及びチタン系材料の中から用途に合わせて適宜
選択する。以下詳細に説明するＰＶＤ法は、ＣＶＤ（Ch
emical Vapor Deposition ）法などに比べ、低温処理に
類するが、蒸着現象による入熱は避けられないので、耐
熱性のある鉄系材料及びチタン系材料を基材として使用
するのが好ましい。The base material for coating the film is appropriately selected from iron-based materials, aluminum-based materials, and titanium-based materials according to the application. The PVD method described in detail below is a CVD (Ch
Although it is similar to low-temperature treatment as compared with the emical vapor deposition method, heat input due to the vapor deposition phenomenon is unavoidable, so it is preferable to use a heat-resistant iron-based material and titanium-based material as the base material.
【００１５】本発明においては、ＰＶＤ法によりモリブ
デン及び窒素を混合した気相と基材とを接触させる。Ｐ
ＶＤ法は、皮膜を形成する技術の一種であり、基本的に
は蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法
の３つの方法に分類できる。In the present invention, the gas phase in which molybdenum and nitrogen are mixed is brought into contact with the substrate by the PVD method. P
The VD method is one of the techniques for forming a film, and can be basically classified into three methods, that is, a vapor deposition method, a sputtering method, and an ion plating method.
【００１６】特に、本発明においては、モリブデンの蒸
気を窒素と反応させて、窒化モリブデンを生成し、その
窒化モリブデンの皮膜を基材上に堆積させる反応性イオ
ンプレーティング法が最も好ましい。Particularly, in the present invention, the reactive ion plating method in which the vapor of molybdenum is reacted with nitrogen to form molybdenum nitride and the film of the molybdenum nitride is deposited on the substrate is most preferable.
【００１７】モリブデン蒸気は、ＨＣＤガンや電子ビー
ムなどの高エネルギービームをモリブデンに照射し、蒸
発させることにより得る。また陰極アークプラズマ式イ
オンプレーティング法、及びスパッタリング法のよう
に、陰極からモリブデン粒子を飛び出させることによ
り、モリブデン蒸気を得てもよい。Molybdenum vapor is obtained by irradiating molybdenum with a high energy beam such as an HCD gun or an electron beam and evaporating it. Alternatively, molybdenum vapor may be obtained by ejecting molybdenum particles from the cathode, as in the cathodic arc plasma type ion plating method and the sputtering method.
【００１８】そのモリブデンの蒸気に窒素を混合した気
相中でプラズマを発生させると、モリブデンはイオン化
し、窒素イオンと化合して窒化モリブデンを生成する。
その結果、基材表面に窒化モリブデンの皮膜が形成され
る。When plasma is generated in a vapor phase in which the vapor of molybdenum is mixed with nitrogen, molybdenum is ionized and combined with nitrogen ions to form molybdenum nitride.
As a result, a molybdenum nitride film is formed on the surface of the base material.
【００１９】以下においては、イオンプレーティング法
を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されな
い。In the following, the ion plating method will be described as an example, but the present invention is not limited to this.
【００２０】まず、基材を洗浄し、表面に付着した汚れ
を取り、充分清浄化してイオンプレーティング装置の真
空チャンバー内に挿入する。チャンバー内の圧力が1.3
×10-3〜５×10-3Paになるまで真空引きを行ってから、
イオンプレーティング装置に内蔵されているヒーターに
より加熱して基材の内圧ガスを放出させる。加熱温度は
300 〜500 ℃とするのが好ましい。その後100 〜400 ℃
まで冷却する。First, the base material is washed to remove dirt adhering to the surface, sufficiently cleaned, and inserted into the vacuum chamber of the ion plating apparatus. The chamber pressure is 1.3
After evacuating to × 10 -3 to 5 × 10 -3 Pa,
The internal pressure gas of the substrate is released by heating with a heater built in the ion plating device. Heating temperature
The temperature is preferably 300 to 500 ° C. After that, 100 to 400 ℃
Cool down.
【００２１】チャンバー内圧力が４×10-3Pa以下になっ
た時点でターゲットであるモリブデンを陰極として、そ
の表面でアーク放電を発生させモリブデンイオンを飛び
出させる。この際、基材にはバイアス電圧を印加してお
き、陰極より飛び出した金属イオンを基材表面に高エネ
ルギーで衝突させる方法、いわゆるボンバードクリーニ
ング法により基材表面の酸化物除去と活性化処理を行
う。そのときのバイアス電圧は−700 〜−900 Ｖとする
のが好ましい。When the pressure in the chamber becomes 4 × 10 -3 Pa or less, molybdenum ions are ejected by generating arc discharge on the surface of molybdenum which is a target and using it as a cathode. At this time, a bias voltage is applied to the base material, and a method of bombarding the base material surface with metal ions ejected from the cathode at high energy, that is, a so-called bombard cleaning method, is used to remove oxides and activate the base material surface. To do. At this time, the bias voltage is preferably -700 to -900V.
【００２２】その後バイアス電圧を低下させ、モリブデ
ンイオンを基材表面に堆積させながら、窒素ガスをチャ
ンバー内に導入し、プラズマ内を通過させる。それによ
り窒素をイオン化させ、窒素分圧を1.3 ×10-1〜1.6 Pa
程度にし、バイアス電圧を−10〜−100 Ｖ印加して基材
表面にイオンプレーティング皮膜を形成させる。なお、
窒素分圧が低く、アーク放電が安定しない場合はアルゴ
ンガスを適量に調整して、さらに窒素ガスを導入する。
皮膜形成後、真空チャンバー内で200 ℃以下になるまで
冷却してから、摺動材をチャンバーから取り出す。Thereafter, the bias voltage is lowered, and while molybdenum ions are deposited on the surface of the base material, nitrogen gas is introduced into the chamber and passed through the plasma. As a result, nitrogen is ionized, and the nitrogen partial pressure is 1.3 × 10 -1 to 1.6 Pa.
And apply a bias voltage of -10 to -100 V to form an ion plating film on the surface of the substrate. In addition,
When the partial pressure of nitrogen is low and the arc discharge is not stable, the argon gas is adjusted to an appropriate amount and nitrogen gas is further introduced.
After forming the film, cool it in the vacuum chamber to below 200 ° C, and then remove the sliding material from the chamber.
【００２３】得られた摺動材は、表面硬度が高く、皮膜
と基板の密着力が良好であることから耐摩耗性に優れ
る。また、耐食性が良好で腐食摩耗に対しても優れてい
る。The resulting sliding material has a high surface hardness and a good adhesion between the coating and the substrate, so that it has excellent wear resistance. Further, it has good corrosion resistance and is also excellent in corrosive wear.
【００２４】以上が少なくとも窒化モリブデンを含有す
る皮膜を基材に形成させる方法であるが、本発明におい
ては皮膜と基材との間に金属下地層を介在させてもよ
い。上述における皮膜形成の工程中、窒素ガス導入の前
にイオンプレーティングを行うと基材にモリブデン金属
の下地層が形成される。このモリブデン金属の下地層
は、熱膨張率が基材に近く、熱応力の影響を受けにくい
ため、皮膜の基材に対する密着性は良好で柔軟性に富
む。モリブデン金属の下地層は0.1 〜２μｍの厚さに形
成するのが好ましい。0.1 μｍ未満であると効果が薄
く、また、２μｍで十分な効果を示し、２μｍを超えて
もそれ以上の効果を望むことはできず、経済的にも好ま
しくない。The above is a method of forming a coating film containing at least molybdenum nitride on a substrate, but in the present invention, a metal underlayer may be interposed between the coating film and the substrate. If ion plating is performed before the introduction of nitrogen gas in the above-described film forming step, a molybdenum metal underlayer is formed on the base material. This molybdenum metal underlayer has a coefficient of thermal expansion close to that of the base material and is not easily affected by thermal stress, so that the adhesion of the film to the base material is good and it is highly flexible. The underlayer of molybdenum metal is preferably formed to a thickness of 0.1 to 2 μm. If it is less than 0.1 μm, the effect is weak, and if it is more than 2 μm, the effect is sufficient.
【００２５】また、窒素ガスの導入量を少なくしてイオ
ンプレーティングを開始し、その後、徐々に窒素ガスの
導入量を増加してもよい。下地層を形成せずに、あるい
は下地層の厚さが所定の値になったところで、徐々に窒
素ガスを導入してイオンプレーティングを続けると、蒸
発したモリブデンは窒化モリブデンに転換する。窒素ガ
ス分圧が低いときは転換の割合が少なく、窒素ガス分圧
が次第に高くなるにつれて、転換の割合が多くなる。こ
のように、モリブデン金属下地層の上に、あるいは基材
表面上に硬質の皮膜が、窒素のモリブデンに対する比率
が皮膜表面に向かって増大して形成されると、皮膜の剥
離防止に一層効果がある。Alternatively, the amount of nitrogen gas introduced may be reduced to start ion plating, and thereafter the amount of nitrogen gas introduced may be gradually increased. When the underlayer is not formed or when the thickness of the underlayer reaches a predetermined value, nitrogen gas is gradually introduced to continue ion plating, and evaporated molybdenum is converted to molybdenum nitride. The conversion rate is low when the partial pressure of nitrogen gas is low, and the conversion rate is high as the partial pressure of nitrogen gas is gradually increased. In this way, when a hard coating is formed on the molybdenum metal underlayer or on the surface of the base material with the ratio of nitrogen to molybdenum increasing toward the coating surface, it is more effective in preventing peeling of the coating. is there.
【００２６】本発明を以下の具体的実施例により、さら
に詳細に説明する。実施例１〜３ 本実施例では、材質がＳＫＤ６１の基材を使用した。The present invention will be described in more detail with reference to the following specific examples. Examples 1 to 3 In this example, a base material of SKD61 was used.
【００２７】ＰＶＤ処理は、陰極アークプラズマ式イオ
ンプレーティング装置を用いた。基材をフロン洗浄し、
イオンプレーティング装置の真空チャンバー内に挿入し
た。チャンバー内の圧力が1.3 ×10-3Pa以下になるまで
真空引きを行ってから、イオンプレーティング装置に内
蔵されているヒーターにより300 〜500 ℃で加熱して基
材の内圧ガスを放出させ、その後200 ℃まで冷却した。For the PVD treatment, a cathodic arc plasma type ion plating device was used. CFC cleaning the base material,
It was inserted into the vacuum chamber of an ion plating device. Evacuate the chamber to a pressure of 1.3 × 10 -3 Pa or less, and then heat it at 300-500 ° C with the heater built into the ion plating device to release the internal pressure gas of the substrate. Then, it was cooled to 200 ° C.
【００２８】チャンバー内圧力が４×10-3Pa以下になっ
た時点でバイアス電圧を−700 〜−900 Ｖ印加してお
き、アーク放電を発生させモリブデンイオンを飛び出さ
せた。その後チャンバー内に導入した窒素の分圧を0.27
〜1.60Paの範囲で変化させ、バイアス電圧を−10〜−10
0 Ｖ印加して基材表面に厚さ５μｍのイオンプレーティ
ング皮膜を形成させた。皮膜形成後、真空チャンバー内
で200 ℃以下になるまで冷却して摺動材を得た。When the pressure in the chamber became 4 × 10 -3 Pa or less, a bias voltage of -700 to -900 V was applied and arc discharge was generated to eject molybdenum ions. After that, the partial pressure of nitrogen introduced into the chamber was adjusted to 0.27.
Change the bias voltage from -10 to -10 by changing it in the range of to 1.60Pa.
By applying 0 V, an ion plating film having a thickness of 5 μm was formed on the surface of the substrate. After forming the film, the material was cooled in a vacuum chamber to 200 ° C or lower to obtain a sliding material.
【００２９】Ｘ線回折により皮膜の組成を分析した結
果、皮膜中に窒化モリブデンが存在することが確認され
た。窒素ガス分圧が低い場合には、皮膜中に未反応のモ
リブデンが存在することも確認された。As a result of analyzing the composition of the film by X-ray diffraction, it was confirmed that molybdenum nitride was present in the film. It was also confirmed that unreacted molybdenum was present in the coating when the nitrogen gas partial pressure was low.
【００３０】皮膜構成元素の原子比は、ＸＰＳ（Ｘ線光
電子分光法）によって分析した。分析にはモリブデン３
Ｄ３電子、３Ｄ５電子、窒素１Ｓ電子の各スペクトルを
用いた。皮膜構成元素の原子比の測定結果を第１表に示
す。The atomic ratio of the constituent elements of the film was analyzed by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). Molybdenum 3 for analysis
Each spectrum of D3 electron, 3D5 electron, and nitrogen 1S electron was used. Table 1 shows the measurement results of the atomic ratio of the film-constituting elements.
【００３１】また、本実施例で得られた皮膜の微小硬さ
を測定した。測定はマイクロビッカース硬さ計を用い、
荷重は25ｇ、保持時間は15秒で実施した。結果を第１表
に示す。Further, the microhardness of the film obtained in this example was measured. The measurement uses a micro Vickers hardness meter,
The load was 25 g and the holding time was 15 seconds. The results are shown in Table 1.
【００３２】 第 １ 表 窒素分圧（Pa） モリブデン：窒素の原子比 微小硬さ（ＨMV） 実施例１ 0.27 １： 0.25 2468実施例２ 0.60 １： 0.42 2640実施例３ 1.60 １： 0.85 2592Table 1 Nitrogen partial pressure (Pa) Molybdenum: Nitrogen atomic ratio Microhardness (H MV ) Example 1 0.27 1: 0.25 2468 Example 2 0.60 1: 0.42 2640 Example 3 1.60 1: 0.85 2592
【００３３】第１表から明らかなように、本発明による
硬質皮膜は、微小硬さが1200ＨMVより十分に高く非常に
硬質であるため、耐摩耗性に優れている。As is clear from Table 1, the hard coating according to the present invention is excellent in wear resistance because its microhardness is sufficiently higher than 1200 H MV and is very hard.
【００３４】実施例４、５、比較例１、２ 本実施例では、本発明による摺動材について耐焼付性の
試験を行った。In Examples 4 and 5, Comparative Examples 1 and 2 , seizure resistance tests were conducted on the sliding materials according to the present invention.
【００３５】図１は試験装置の要部を示す部分断面図、
図２は図４中のＡ−Ａ矢視図である。ステータホルダ１
に、相手材として摺動面がホーニング仕上げされた円板
２（直径80mm、厚さ10mm）が取外し可能に取付けられて
おり、その中央には裏側から注油口３を通して潤滑油が
注油されるようになっている。ここでステータホルダ１
には油圧装置（図示せず）によって、第２図において右
方向へ向けて所定の押圧力（Ｐ）がかかるようにしてあ
る。円板２に対向するロータ４上に取り付けられた試験
片保持具５には回転軸と同心状の円周上に等間隔に３個
の孔が刻設されており、それぞれに縦５mm×横５mm×高
さ５mmの試験片10が取り付けられる。その試験片10の５
mm角の先端面に実施例１〜３と同様の方法で厚さ５μｍ
の皮膜を形成させた。その皮膜の構成元素比は原子比で
モリブデン：窒素＝１：0.42（実施例４）、及びモリブ
デン：窒素＝１：0.85（実施例５）の２種類とした。皮
膜を形成した試験片10の先端面が円板２に接触し、駆動
装置（図示せず）によって所定速度で回転する。FIG. 1 is a partial sectional view showing the main part of the test apparatus.
FIG. 2 is a view on arrow AA in FIG. Stator holder 1
, A disk 2 (diameter 80 mm, thickness 10 mm) with sliding surface honed as a mating material is detachably attached, and lubricating oil is lubricated from the back side through the lubrication port 3 at its center. It has become. Here stator holder 1
A hydraulic device (not shown) applies a predetermined pressing force (P) to the right in FIG. The test piece holder 5 mounted on the rotor 4 facing the disk 2 is provided with three holes at equal intervals on a circle concentric with the rotating shaft, and each hole has a length of 5 mm × width. A test piece 10 having a size of 5 mm and a height of 5 mm is attached. 5 of the test piece
A thickness of 5 μm is formed on the tip surface of the square mm by the same method as in Examples 1 to 3.
Was formed. The constituent element ratios of the film were two kinds of atomic ratios of molybdenum: nitrogen = 1: 0.42 (Example 4) and molybdenum: nitrogen = 1: 0.85 (Example 5). The tip end surface of the test piece 10 on which the film is formed contacts the disk 2 and is rotated at a predetermined speed by a driving device (not shown).
【００３６】以上の装置を用いて、ステータ側の注油口
３から一定温度の潤滑油を摺動面に供給しながら試験を
行った。ロータ４を回転させると試験片10と円板２との
間の摩擦によって、ステータホルダ１にトルクＴ（図２
中のＴ）が生ずるが、そのトルクＴをステンレスファイ
バー６を介してロードセル７により検知し、押圧力Ｐの
変化によるトルクＴの変化を動歪計８で読み取り、記録
計９により記録した。焼付が生じるとトルクＴが急激に
上昇するので、その時の押圧力Ｐをもって試験片の耐焼
付性とした。Using the above apparatus, a test was conducted while supplying lubricating oil at a constant temperature from the oil injection port 3 on the stator side to the sliding surface. When the rotor 4 is rotated, the torque T (see FIG. 2) is applied to the stator holder 1 due to the friction between the test piece 10 and the disc 2.
The torque T is generated by the load cell 7 through the stainless fiber 6 and the change in the torque T due to the change in the pressing force P is read by the dynamic strain gauge 8 and recorded by the recorder 9. Since the torque T rapidly increases when seizure occurs, the pressing force P at that time was used as the seizure resistance of the test piece.
【００３７】相手材としては、鉄系のＦＣ２５、及びア
ルミ系のＡ３９０（過共晶アルミ−珪素合金）を用い
た。As the mating material, iron-based FC25 and aluminum-based A390 (hypereutectic aluminum-silicon alloy) were used.
【００３８】試験条件は次に示す通りであった。 摩擦速度 ： ８m/秒 相手材 ： ＦＣ２５、Ａ３９０ 潤滑油 ： モータオイル＃30 油温 ： 80℃ 給油量 ： 250 cc/ 分 接触面圧 ： 20 kg/cm2 で20分間馴み運転後、焼付
発生まで３分毎に10 kg/cm2 ずつ増圧した。 結果を第２表に示す。The test conditions were as follows: Friction speed: 8 m / sec Counterpart material: FC25, A390 Lubricating oil: Motor oil # 30 Oil temperature: 80 ° C Lubrication amount: 250 cc / min Contact surface pressure: 20 kg / cm 2 After running for 20 minutes, seizure occurs The pressure was increased by 10 kg / cm 2 every 3 minutes. The results are shown in Table 2.
【００３９】比較例として、試験片10の５mm角の先端面
に厚さ100 μｍのクロムめっき皮膜を形成したもの（比
較例１）、及びイオンプレーティング法により厚さ５μ
ｍの窒化チタン皮膜を形成したもの（比較例２）を試験
片とした。前述と同様の方法で耐焼付性の試験を行っ
た。結果を第２表に示す。As a comparative example, a test piece 10 having a 5 mm square tip surface with a 100 μm thick chromium plating film formed thereon (Comparative Example 1) and an ion plating method having a thickness of 5 μm
A sample having a titanium nitride film of m (Comparative Example 2) was used as a test piece. A seizure resistance test was conducted in the same manner as described above. The results are shown in Table 2.
【００４０】 [0040]
【００４１】第２表から明らかなように、本発明による
摺動材はクロムめっきを施したもの、及び窒化チタン皮
膜を形成させたものと比較して、相手材である鉄系材
料、及びアルミニウム系材料のいずれに対しても焼付発
生値が高く、耐焼付性が優れている。As is clear from Table 2, the sliding material according to the present invention is compared with the sliding material according to the present invention, which is plated with chromium and the titanium nitride film is formed on, and the iron-based material and aluminum which are the mating materials. It has a high seizure occurrence value and excellent seizure resistance for any of the materials.
【００４２】実施例６、比較例３、４ 本実施例では、科研式摩耗試験機により本発明による摺
動材の腐食摩耗試験を行った。 Example 6, Comparative Examples 3 and 4 In this example, the corrosive wear test of the sliding material according to the present invention was conducted using a Kaken wear tester.
【００４３】材質がＳＫＤ６１で、縦５mm×横５mm×長
さ20mm、長手方向の一方の先端をＲ６mmの曲面とした形
状のものを基材とした。その基材の先端の曲面部に実施
例１〜３と同様の方法で10μｍの厚さの硬質皮膜を形成
した試験片（実施例６）を使用した。硬質皮膜の構成元
素比は、原子比でモリブデン：窒素＝１：0.85とした。
比較例として、前記基材の先端Ｒ部に厚さが100 μｍの
クロムめっきを施したもの（比較例３）、及びイオンプ
レーティング法により厚さ10μｍの窒化クロム皮膜を形
成したもの（比較例４）を試験片とした。A material having a shape of SKD61, length 5 mm × width 5 mm × length 20 mm, and one end in the longitudinal direction having a curved surface of R6 mm was used as a base material. A test piece (Example 6) in which a hard coating having a thickness of 10 μm was formed on the curved surface of the tip of the base material in the same manner as in Examples 1 to 3 was used. The constituent element ratio of the hard film was molybdenum: nitrogen = 1: 0.85 in atomic ratio.
As a comparative example, a chrome plating having a thickness of 100 μm is applied to the tip R portion of the base material (Comparative Example 3), and a chrome nitride film having a thickness of 10 μm is formed by an ion plating method (Comparative Example). 4) was used as a test piece.
【００４４】試験は、皮膜を形成した試験片の先端Ｒ部
をドラム状に加工した相手材の外周部に曲面同士が線接
触するように合わせ、所定荷重を加え、所定速度で回転
させる。潤滑は、ＰＨを2.0 に調製した硫酸水溶液を接
触部に一定量滴下して行い、酸雰囲気とした。In the test, the tip R portion of the film-formed test piece is aligned so that the curved surfaces are in line contact with the outer peripheral portion of the mating material processed into a drum shape, a predetermined load is applied, and rotation is performed at a predetermined speed. Lubrication was performed by dropping a fixed amount of an aqueous solution of sulfuric acid having a pH of 2.0 onto the contact portion to create an acid atmosphere.
【００４５】試験条件は次に示す通りであった。 摺動相手材：ＦＣ２５ 摩擦速度 ：0.25ｍ／秒 摩擦時間 ：６時間 接触荷重 ：４kg 雰囲気 ：ＰＨ＝2.0 に調製した硫酸水溶液を摺動部
に1.5cc ／分滴下The test conditions were as follows: Sliding mating material: FC25 Friction speed: 0.25 m / sec Friction time: 6 hours Contact load: 4 kg Atmosphere: Aqueous sulfuric acid solution adjusted to PH = 2.0 was dropped onto the sliding part at 1.5 cc / min.
【００４６】皮膜摩耗量の測定結果を第３表に示す。測
定結果は比較例３の皮膜の摩耗量を100 としたときの相
対値で示した。Table 3 shows the measurement results of the amount of coating abrasion. The measurement results are shown as relative values when the amount of wear of the coating of Comparative Example 3 is 100.
【００４７】 [0047]
【００４８】第３表から明らかなように、本発明による
摺動材はクロムめっきを施したもの、及び窒化クロム皮
膜を形成させたものと比較して、耐腐食摩耗性が優れて
いる。As is clear from Table 3, the sliding material according to the present invention is superior in corrosion wear resistance as compared with the one plated with chromium and the one coated with a chromium nitride film.
【００４９】[0049]
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の摺動材は、
基材表面に窒化モリブデン、または窒化モリブデンとモ
リブデンとからなる皮膜を被覆することによって、従来
から使用されている摺動材と比較して、優れた耐摩耗性
及び耐焼付性を有する。As described in detail above, the sliding member of the present invention is
By coating the surface of the base material with molybdenum nitride or a film composed of molybdenum nitride and molybdenum, it has excellent wear resistance and seizure resistance as compared with conventionally used sliding materials.
【００５０】本発明の摺動材は、ピストンリングやカム
フォロアなどのエンジン部品、さらにはシューディスク
などのコンプレッサー部品をはじめとする摺動部品や切
削工具などに好適である。The sliding member of the present invention is suitable for sliding parts such as engine parts such as piston rings and cam followers, compressor parts such as shoe disks, cutting tools and the like.
【図１】図１は超高圧摩耗試験機を示す部分断面図であ
る。FIG. 1 is a partial sectional view showing an ultrahigh pressure wear tester.
【図２】図２は図１のＡ方向から見た矢視図である。FIG. 2 is a view seen from the direction A in FIG.
１・・・ステータホルダ ２・・・円盤（相手材） ３・・・注油口 ４・・・ロータ ５・・・試験片保持具 ６・・・ステンレスファイバー ７・・・ロードセル ８・・・動歪計 ９・・・記録計 10・・・試験片 1 ... Stator holder 2 ... Disk (mate) 3 ... Lubrication port 4 ... Rotor 5 ... Specimen holder 6 ... Stainless fiber 7 ... Load cell 8 ... Motion Strainmeter 9 ・ ・ ・ Recorder 10 ・ ・ ・ Test piece
Claims (4)
を基材上に被覆してなる摺動材であって、前記皮膜中の
構成元素比が原子比でモリブデン：窒素＝１：0.05〜1.
0 であることを特徴とする摺動材。1. A sliding material obtained by coating a base material with a film containing at least molybdenum nitride, wherein the atomic ratio of the constituent elements in the film is molybdenum: nitrogen = 1: 0.05-1.
A sliding material characterized by being 0.
膜が窒化モリブデンまたは窒化モリブデンとモリブデン
とよりなり、基材表面側から皮膜表面に向かって窒素の
モリブデンに対する比率が増大していることを特徴とす
る摺動材。2. The sliding material according to claim 1, wherein the film is made of molybdenum nitride or molybdenum nitride and molybdenum, and the ratio of nitrogen to molybdenum increases from the substrate surface side toward the film surface. A sliding material characterized in that
前記皮膜と前記基材との間にモリブデンからなる下地層
が介在することを特徴とする摺動材。3. The sliding material according to claim 1 or 2,
A sliding material, wherein an underlayer made of molybdenum is interposed between the film and the base material.
を有する摺動材を製造する方法において、ＰＶＤ法によ
りモリブデン及び窒素を混合した気相に基材を接触させ
ることを特徴とする摺動材の製造方法。4. A method for producing a sliding material having a film containing at least molybdenum nitride, wherein the substrate is brought into contact with a gas phase in which molybdenum and nitrogen are mixed by a PVD method. Method.
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